WO2023072731A1 - Vorrichtung zum multiplexen und/oder demultiplexen optischer signale - Google Patents

Vorrichtung zum multiplexen und/oder demultiplexen optischer signale Download PDF

Info

Publication number
WO2023072731A1
WO2023072731A1 PCT/EP2022/079253 EP2022079253W WO2023072731A1 WO 2023072731 A1 WO2023072731 A1 WO 2023072731A1 EP 2022079253 W EP2022079253 W EP 2022079253W WO 2023072731 A1 WO2023072731 A1 WO 2023072731A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
multimode
face
fibers
section
optical waveguides
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/079253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Haupt
Original Assignee
Jade Hochschule Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jade Hochschule Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth filed Critical Jade Hochschule Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth
Publication of WO2023072731A1 publication Critical patent/WO2023072731A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29301—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means based on a phased array of light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2808—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs

Definitions

  • Multiplexers and demultiplexers are known from the prior art, which are used in the context of multimodal optical transmission using polymer fibers (see, for example, DE 10 2005 050 739 A1, DE 10 2005 050 747 A1 and DE 10 2009 028 559 A1). These known multiplexers/demultiplexers have a complex structure.
  • the object of the invention is to create a device for multiplexing and/or demultiplexing multimodally transmitted optical signals with a new structure.
  • the device according to the invention is used for multiplexing and/or demultiplexing optical signals.
  • the device can preferably be used both for multiplexing and for demultiplexing.
  • the device contains a first body made of transparent plastic, which acts as a free-ray area for optical radiation.
  • This first body comprises a first face and an opposite second face, on the first face of the first body there being provided a first housing sized to receive in this first housing, for the operation of the device, an end of a first multimode fiber with a round cross-section and a core diameter of at least 50 ⁇ m.
  • the first receptacle is designed to position such a first multimode fiber therein.
  • the first multimode fiber is not part of the device, but is required during operation of the device for feeding in or receiving corresponding optical signals.
  • the thickness of the first body in the device according to the invention is at least 200 ⁇ m at every point of its extension from its first end face to its second end face. This takes account of the fact that the first multimode fiber has a large numerical aperture, so that a sufficient thickness of the first body must be ensured for the efficient feeding in of optical signals.
  • the device according to the invention also comprises a second body made of transparent plastic with a first end face and an opposite second end face, with a plurality of second ones on the first end face of the second body Recordings are provided with dimension to insert an end of a second multimode fiber with a round cross-section and a core diameter of at least 50 pm in a respective second recording for the operation of the device.
  • a second multimode fiber is thus positioned in every second receptacle, with the respective second multimode fibers not being part of the device.
  • the thickness of the second body is at least 200 ⁇ m at every point of its extension from its first end face to its second end face.
  • a transparent first or second body means a body with a transmittance of at least 85%.
  • the first multimode fiber and the second multimode fibers can be designed differently depending on the embodiment. These fibers are preferably polymer optical fibers, but the fibers or some of the fibers can also be glass fibers if they are multimode fibers which transmit optical signals via a number of modes. Fibers are preferably used as the first multimodal fiber and as the second multimodal fiber which, in addition to a core, also have a cladding and possibly a protective layer.
  • the corresponding receptacles i.e. the first receptacle and the second receptacles
  • the device according to the invention also comprises a plurality of multi-mode optical waveguides, it being possible for the number of multi-modal optical waveguides to be selected to be different. At least four or at least eight or at least ten multimode optical waveguides are preferably provided.
  • the multimode fiber optic cables extend between the second end face of the first body and the second end face of the second body and they each have a polygonal (e.g. rectangular) cross section with a shortest edge length of at least 50 ⁇ m or a round cross section with a diameter of at least 50 ⁇ m.
  • part of the multimode optical waveguide can have a polygonal cross section and another part of the multimode optical waveguide can have a round cross section.
  • the length of the multimode optical waveguide between the first body and the second body can be chosen differently and is preferably in the millimeter range, for example between 3 mm and 100 mm.
  • the multimode optical waveguides can optionally also be surrounded by a cladding and/or a protective layer.
  • optical signals are demultiplexed by being routed from the first multimode fiber inserted in the first receptacle, through the first body, the multimode optical waveguides and the second body into the second multimode fibers inserted into the second shots.
  • the corresponding demultiplexed signals are then present in the second multimode fibers.
  • optical signals are multiplexed by being guided into the first multimode fiber from the second multimode fibers inserted in the second receptacles, via the second body, the multimode optical waveguides and the first body used in the first recording. The multiplexed signals are then present in the first multimode fiber.
  • the optical signals fed in during operation of the device are preferably in a wavelength range between 400 nm and 900 nm. In this wavelength range, the corresponding multimode fibers or optical waveguides have low attenuation.
  • the injected optical signals are also coherent.
  • the device according to the invention is characterized in that it enables multiplexing and/or demultiplexing in the manner of an arrayed waveguide grating known per se, with the device—in contrast to arrayed waveguide gratings—allowing multiplexing or Demultiplexing is made possible in the context of a multi-mode optical transmission.
  • the device has a three-dimensional expansion due to the large cross sections of multimode fibers, in contrast to the planar structures of arrayed waveguide gratings.
  • the first body, the second body and the multimode optical waveguides are formed as a whole from one or more components without being connected in one piece to a substrate, i. H. the component or components do not have an integral connection to a substrate. If necessary, the first body, the second body and the multimodal optical waveguides can all be designed as a single component. With this embodiment, a simple substrate-free construction of the device according to the invention is ensured. In contrast to this, arrayed waveguide gratings are always formed on a substrate.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • COC cycloolefin copolymer
  • PC polycarbonate
  • at least one of the multimode optical waveguides and possibly also all of the multimodal optical waveguides provided in the device to be made of glass.
  • the first body can be a hollow body or a solid body
  • the second body can also be a hollow body or a solid body.
  • the above thickness of the first and second body respectively is the thickness of the cavity plus the thickness of the adjacent edges given to the body.
  • the thickness of the body is given by the thickness of its solid material.
  • the first receptacle has dimensions such that an end of a first multimode fiber with a round cross-section and a core diameter of between 50 ⁇ m and 1500 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m, can be inserted into the first receptacle for the operation of the device pm or between 900 pm and 1500 pm.
  • Core diameters between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m are preferably glass fibers, whereas core diameters between 900 ⁇ m and 1500 ⁇ m are preferably polymer optical fibers.
  • a respective second receptacle has dimensions such that an end of a second multimode fiber with a round cross-section and a core diameter between 50 ⁇ m and 1500 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 70 pm or between 900 pm and 1500 pm.
  • Core diameters between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m are preferably glass fibers, whereas core diameters between 900 ⁇ m and 1500 ⁇ m are preferably polymer optical fibers.
  • the thickness of the first body is at least 2 mm and preferably at least 3 mm at every point of its extension from its first end face to its second end face.
  • the thickness of the second body is at least 2 mm and preferably at least 3 mm at every point of its extension from its first end face to its second end face.
  • This embodiment is particularly suitable for combining the device according to the invention with first or second multimode fibers in the form of polymer optical fibers.
  • the multimode optical waveguides each have a polygonal cross section with a shortest edge length between 50 ⁇ m and 1500 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m or between 900 ⁇ m and 1500 ⁇ m.
  • the multimode optical waveguides can have a round cross section with a diameter between 50 ⁇ m and 1500 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m or between 900 ⁇ m and 1500 ⁇ m.
  • part of the multimode optical waveguide can have a polygonal cross section with the above dimensions and another part of the multimode optical waveguide can have a round cross section with the above dimensions.
  • a cross section with a shortest edge length between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m is preferably used for multimode optical waveguides made of glass, whereas a cross section between 900 ⁇ m and 1500 ⁇ m is preferably used for multimode optical waveguides made of plastic.
  • a cross section with a diameter between 50 ⁇ m and 70 ⁇ m is preferably used for multimode optical waveguides made of glass, whereas a cross section between 900 ⁇ m and 1500 ⁇ m is preferably used for multimode optical waveguides made of plastic.
  • the cross section of the multimode optical waveguide decreases or alternatively increases from the first body to the second body.
  • the variation in the cross section of a respective multimode optical waveguide is preferably a maximum of 10%, ie the largest cross section is 110% of the smallest cross section.
  • the number of modes transmitted in the optical waveguide is suitably reduced by the corresponding decreasing or increasing cross-section, and a better signal quality is thereby achieved during multiplexing or demultiplexing.
  • the device can only be used as a demultiplexer.
  • the device can only be used as a multiplexer.
  • the respective cross sections of the multimode optical waveguides are constant, as a result of which the device can be used both as a multiplexer and as a demultiplexer.
  • the second receptacles and thus the ends of the multimodal fibers inserted therein are arranged next to one another in one plane.
  • the multimode optical waveguides can also be arranged next to one another in one plane. If both the second receptacles and the multimode optical waveguides are arranged in one plane, this is preferably the same plane for the second receptacles and the multimode optical waveguides. With this embodiment, a compact construction of the device according to the invention is achieved.
  • the length of the first end face of the second body along the plane in which the second receptacles are arranged is at least 20% greater than the number of second receptacles provided multiplied by their diameter .
  • the device according to the invention there are just as many multimode optical waveguides as there are second receptacles, as a result of which efficient multiplexing or demultiplexing of the optical signals is achieved.
  • the multimode optical waveguides have different lengths between the first body and the second body, the variation in the lengths between the shortest and the longest multimodal optical waveguide preferably being a maximum of 10%.
  • the first body, the second body and the multimode optical waveguide are formed in total from one or more components, the one or more Injection molded components and/or one or more components produced in an additive manufacturing process. As explained above, these components preferably do not have an integral connection to a substrate. If necessary, the first body, the second body and the multimode optical waveguides can also form a single injection-molded component or a single component produced using an additive manufacturing process. By using injection molding or an additive manufacturing process, the device according to the invention can be produced inexpensively.
  • the first body, the second body and the multimode optical waveguide are accommodated in a common housing.
  • the housing is designed in such a way that the corresponding multimodal fibers can be inserted into the receptacles in the first or second body.
  • the invention relates to a method for demultiplexing optical signals using the device according to the invention or one or more preferred variants of the device according to the invention, a first multimode fiber being inserted into the first receptacle and respective second multimode fibers being inserted into the second receptacles .
  • the optical signals are preferably in a wavelength spectrum within a wavelength range between 400 nm and 900 nm.
  • the optical signals are demultiplexed in that they are from the first multimode fiber via the first body, the multimode optical waveguide and the second body into the second multimode fibres, in which the respective demultiplexed signals are then present.
  • the invention also relates to a method for multiplexing optical signals with the device according to the invention or one or more preferred variants of the device according to the invention, wherein in the first recording a first multimodal fiber is used and in the second recordings respective second multimodal fibers are used.
  • the optical signals preferably have a wavelength spectrum that lies within a wavelength range between 400 nm and 900 nm.
  • the optical signals are multiplexed by being routed from the second multimode fibers via the second body, the multimode optical waveguides and the first body into the first multimode fiber, in which the multiplexed signals are then present.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an embodiment of a device for multiplexing and demultiplexing according to the invention
  • the invention is described below using a device for multiplexing and demultiplexing, which is designed for connecting multimode polymer-optical fibers.
  • the device is constructed in the manner of an arrayed wave guide grating, which is now configured for use with multimodal polymer optical fibers. This is achieved in that the device is no longer designed to be planar, but represents a three-dimensional structure with which the polymer-optical fibers can be connected.
  • the components of the device are no longer formed in one piece on a substrate, but rather represent one or more separate components.
  • the device is denoted by reference numeral 100 and includes a first transparent body 3 and a second transparent body 4, which function as free-radiation areas, and ten optical waveguides 5, which extend between the two transparent bodies.
  • the two bodies 3, 4 and the optical waveguides 5 are made of solid material and are in a common housing 6 arranged, which is only indicated schematically by a dashed outline and made of plastic such as PMMA, COC, PC or ABS.
  • the bodies 3 and 4 are made of PMMA. However, they can also be made of other plastics, such as COC or PC.
  • both bodies 3 and 4 are injection molded components. If necessary, however, they can also be produced using an additive manufacturing process.
  • the first body 3 has a first end face 3a, on which there is a first seat 301, in which one end of a first fiber 1 with a round cross-section is inserted.
  • the first fiber 1 is not part of the device 100.
  • the second body 4 also has a first end face 4a, on which there are a total of ten receptacles 401, in which respective second fibers 2 with a round cross section are inserted.
  • the second fibers 2 also do not belong to the device 100.
  • Fibers 1 and 2 are conventional polymer optic fibers with a core diameter of about 1mm. The diameter is so large that these fibers are multimode fibers in which optical signals are transmitted in a number of modes in a manner known per se. In contrast to single mode fibers, the polymer optical fibers also have a much larger numerical aperture (in the range of 0.5). It is therefore necessary to ensure that when optical signals are introduced via the first fibers 1 into the first body 3 or via the second fibers 2 into the body 4, a sufficient amount of radiation also reaches these bodies. This is achieved by a sufficient thickness of the bodies 3 and 4 in the direction perpendicular to the plane of the sheet of FIG. It should also be taken into account that fibers 1 and 2 have a core and a jacket and another protective layer (cladding).
  • cladding another protective layer
  • both bodies 3, 4 have a thickness in the direction perpendicular to the plane of the page of 2 mm or more at every point of their extent in the plane of the page of FIG.
  • a total of ten optical waveguides 5 run between the first body 3 and the second body 4. These extend from a second end face 3b of the first body 3 to a second end face 4b of the second body 4, with the length of the optical waveguides being in Fig. 1 decreases from top to bottom and the optical waveguides have a constant cross-section.
  • the optical waveguides 5 are made of PMMA. However, they can also be made of other plastics, such as COC or PC.
  • the optical waveguides 5 are preferably produced by injection molding or with an additive manufacturing process.
  • the first body 3, the second body 4 and all optical waveguides 5 form an integral component that is produced in a one-component injection molding process. In this case, there is no need to provide receptacles on the bodies 3 and 4 for the corresponding ends of the optical waveguides 5.
  • the individual optical waveguides 5 are, analogously to the polymer-optical fibers 1 and 2, multimode, round optical waveguides, which transmit optical radiation in a number of modes. The diameter of these round optical waveguides is of the same order of magnitude as the diameters of fibers 1 and 2, ie it is approximately 1 mm.
  • the functioning of the device in FIG. 1 corresponds to an arrayed waveguide grating.
  • the device can be operated both as a demultiplexer and as a multiplexer. These two modes of operation are explained below.
  • the demultiplexer mode multiplexed optical signals are fed into the first body 3 via the first fiber 1 .
  • the radiation of the optical signals is coherent and comes from a laser, for example.
  • the wavelength spectrum of the radiation lies within a wavelength range between 400 nm and 900 nm.
  • the radiation then travels from the first body 3 into the individual optical waveguides 5, via which the radiation is conducted to the body 4 and exits there.
  • the optical waveguides 5 Due to the different lengths of the optical waveguides 5 occurs a phase shift of the radiation between the individual optical waveguides and it comes in the manner of a diffraction grating in the second body 4 to an interference from the Optical waveguides 5 exiting radiation.
  • the interference maxima are at different positions at which the corresponding ends of the second fibers 2 are located in the respective receptacles 401 .
  • the optical signals are demultiplexed into a total of ten partial spectra.
  • the signals originally fed into the first body 3 contain information in these ten partial spectra. The information from the original multiplexed signal is thus recovered via the individual second fibers 2 and this causes the original signal to be demultiplexed.
  • the operation of the device 1 as a multiplexer takes place in the opposite direction from the second fibers 2 to the first fibers 1.
  • respective optical signals in different partial wavelength ranges with information contained therein are fed into the second fibers 2.
  • the radiation of the optical signals is in turn coherent and comes from a laser, for example.
  • the wavelength spectrum of the radiation of the optical signals lies within a wavelength range between 400 nm and 900 nm.
  • the optical signals travel from the second fibers 2 to the second body 4 and from there via the optical waveguides 5 to the first body 3, where they overlap , so that the signals are multiplexed when entering the end of the first fiber 1 located at the first end face 3a.
  • the invention has been described above with reference to polymer optical fibers 1 and 2 which are connected to corresponding bodies of the device 100. If appropriate, it is also possible to use round glass fibers instead of polymer-optical fibers or to replace one or more of the polymer-optical fibers with glass fibers. These glass fibers have such a diameter that the optical signals are transmitted multimodally in these glass fibers. This can be achieved with core diameters of the glass fibers of at least 50 ⁇ m.
  • the embodiment of the invention described above has a number of advantages. In particular, a multiplexer and demultiplexer of simple construction is created, via which signals are multiplexed or demultiplexed as part of a multimodal optical transmission.
  • the components of the device are preferably made of plastic in a simple manner, for example via
  • the large numerical aperture of multimode fibers is taken into account by suitably designing corresponding bodies, which function as free-radiation areas, and it is thereby ensured that sufficient radiation reaches the bodies.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Signale. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Körper (3) aus transparentem Kunststoff mit einer ersten Stirnseite (3a) und einer gegenüber liegenden zweiten Stirnseite (3b), wobei an der ersten Stirnseite (3a) des ersten Körpers (3) eine erste Aufnahme (301) mit Abmessungen vorgesehen ist, um in die erste Aufnahme (301) ein Ende einer ersten multimodalen Faser (1) einzusetzen. Ferner umfasst die Vorrichtung einen zweiten Körper (4) aus transparentem Kunststoff mit einer ersten Stirnseite (4a) und einer gegenüber liegenden zweiten Stirnseite (4b), wobei an der ersten Stirnseite (4a) des zweiten Körpers (4) mehrere zweite Aufnahmen (301) mit Abmessungen vorgesehen sind, um in die jeweilige zweite Aufnahme (401) ein Ende einer zweiten multimodalen Faser (2) einzusetzen. In der Vorrichtung sind ferner mehrere multimodale Lichtwellenleiter (5) vorgesehen, die sich zwischen der zweiten Stirnseite (3b) des ersten Körpers (3) und der zweiten Stirnseite (4b) des zweiten Körpers (4) erstrecken und jeweils einen polygonförmigen Querschnitt mit einer kürzesten Kantenlänge von mindestens 50 µm oder einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von mindestens 50 µm aufweisen.

Description

Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Signale
Beschreibung
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, optische Signale über multimodale Fasern, wie z.B. polymeroptische Fasern, zu übertragen. Solche Fasern können im Gegensatz zu einmodigen Fasern nur für kurzreichweitige Kommunikation von bis zu 1000 m effizient verwendet werden. Die Fasern haben jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Kupferfasern Vorteile im Hinblick auf weniger Gewicht und Platzbedarf und sie sind unanfällig für elektromagnetische Störungen. Ferner können sie aufgrund eines gegenüber einmodigen Fasern größeren Durchmessers mit kleineren Krümmungsradien und ohne mechanische Störung verlegt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Multiplexer und Demultiplexer bekannt, die im Rahmen einer multimodalen optischen Übertagung mittels Polymerfasern genutzt werden (siehe beispielsweise DE 10 2005 050 739 Al, DE 10 2005 050 747 Al und DE 10 2009 028 559 Al). Diese bekannten Multiplexer/Demultiplexer weisen einen komplexen Aufbau auf. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demulti- plexen von multimodal übertragenen optischen Signalen mit einem neuartigen Aufbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Signale. Vorzugsweise kann die Vorrichtung dabei sowohl zum Multiplexen als auch zum Demultiplexen eingesetzt werden. Die Vorrichtung enthält einen ersten Körper aus transparentem Kunststoff, der als ein Freistrahlbereich für optische Strahlung fungiert. Dieser erste Körper umfasst eine erste Stirnseite und eine gegenüber liegende zweite Stirnseite, wobei an der ersten Stirnseite des ersten Körpers eine erste Aufnahme mit Abmessungen vorgesehen ist, um in diese erste Aufnahme für den Betrieb der Vorrichtung ein Ende einer ersten multimodalen Faser mit einem runden Querschnitt und einem Kemdurchmesser von mindestens 50 pm einzusetzen. Mit anderen Worten ist die erste Aufnahme dazu ausgelegt, eine solche erste multimodale Faser darin zu positionieren. Die erste multimodale Faser ist dabei nicht Bestandteil der Vorrichtung, sie wird jedoch im Betrieb der Vorrichtung zum Einspeisen bzw. Empfang entsprechender optischer Signale benötigt.
Die Dicke des ersten Körpers beträgt in der erfindungsgemäßen Vorrichtung an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite zu seiner zweiten Stirnseite mindestens 200 pm. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die erste multimodale Faser eine große numerische Apertur aufweist, so dass zur effizienten Einspeisung von optischen Signalen eine ausreichende Dicke des ersten Körpers zu gewährleisten ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner einen zweiten Körper aus transparentem Kunststoff mit einer ersten Stirnseite und einer gegenüber liegenden zweiten Stirnseite, wobei an der ersten Stirnseite des zweiten Körpers mehrere zweite Aufnahmen mit Abmessung vorgesehen sind, um in eine jeweilige zweite Aufnahme für den Betrieb der Vorrichtung ein Ende einer zweiten multimodalen Faser mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser von mindestens 50 pm einzusetzen. Im Betrieb der Vorrichtung wird somit in jeder zweiten Aufnahme ein Ende einer zweiten multimodalen Faser positioniert, wobei die jeweiligen zweiten multimodalen Fasern nicht Bestandteil der Vorrichtung sind. Um wiederum die große numerische Apertur der zweiten multimodalen Fasern zu berücksichtigen, beträgt die Dicke des zweiten Körpers an jede Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite zu seiner zweiten Stirnseite mindestens 200 pm.
Unter einem transparenten ersten bzw. zweiten Körper ist ein Körper mit einem Transmissionsgrad von mindestens 85% zu verstehen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Körper und/oder der zweite Körper jeweils aus PMMA (PMMA = Polymethylmethacrylat) und/oder COC (COC = Cycloolefm-Copolymer) und/oder PC (PC = Polycarbonat) gebildet.
Die erste multimodale Faser und die zweiten multimodalen Fasern können je nach Ausführungsform unterschiedlich ausgestaltet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Fasern um polymeroptische Fasern, jedoch können die Fasern oder ein Teil der Fasern auch Glasfasern sein, sofern es sich um multimodale Fasern handelt, welche über mehrere Moden optische Signale übermitteln. Als erste multimodale Faser und als zweite multimodale Fasern werden vorzugsweise Fasern verwendet, welche neben einem Kern auch einen Mantel und ggf. eine Schutzschicht aufweisen. Die entsprechenden Aufnahmen (d.h. die erste Aufnahme und die zweiten Aufnahmen) müssen dabei so ausgestaltet sein, dass ein Einsetzen der jeweiligen Faser zusammen mit Mantel und ggf. Schutzschicht in den entsprechenden Körper möglich ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner mehrere multimodale Lichtwellenleiter, wobei die Anzahl der multimodalen Lichtwellenleiter unterschiedlich gewählt sein kann. Vorzugsweise sind zumindest vier oder zumindest acht oder zumindest zehn multimodale Lichtwellenleiter vorgesehen. Die multimodalen Lichtwellenleiter erstrecken sich zwischen der zweiten Stirnseite des ersten Körpers und der zweiten Stirnseite des zweiten Körpers und sie weisen jeweils einen polygonförmigen (z.B. rechteckigen) Querschnitt mit einer kürzesten Kantenlänge von mindestens 50 pm oder einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von mindestens 50 pm auf. Gegebenenfalls kann ein Teil der multimodalen Lichtwellenleiter einen polygonförmigen Querschnitt und ein anderer Teil der multimodalen Lichtwellenleiter einen runden Querschnitt aufweisen. Über die multimodalen Lichtwellenleiter wird eine effiziente Weiterleitung von optischen Signalen zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper gewährleistet. Die Länge der multimodalen Lichtwellenleiter zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper kann unterschiedlich gewählt werden und liegt vorzugsweise im Millimeter-Bereich, z.B. zwischen 3 mm und 100 mm. Die multimodalen Lichtwellenleiter können ggf. auch durch einen Mantel und/oder eine Schutzschicht umgeben sein.
Im Demultiplexer-Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung (sofern vorhanden) werden optische Signale demultiplext, indem sie von der ersten multimodalen Faser, die in der ersten Aufnahme eingesetzt ist, über den ersten Körper, die multimodalen Lichtwellenleiter und den zweiten Körper in die zweiten multimodalen Fasern geleitet werden, die in die zweiten Aufnahmen eingesetzt sind. In den zweiten multimodalen Fasern liegen dann die entsprechenden demultiplexten Signale vor. Im Multiplexer- Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung (sofern vorhanden) werden optische Signale gemultiplext, indem sie von den zweiten multimodalen Fasern, die in die zweiten Aufnahmen eingesetzt sind, über den zweiten Körper, die multimodalen Lichtwellenleiter und den ersten Körper in die erste multimodale Faser geleitet werden, die in der ersten Aufnahme eingesetzt ist. In der ersten multimodalen Faser liegen dann die ge- multiplexten Signale vor. Die im Betrieb der Vorrichtung eingespeisten optischen Signale liegen vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 900 nm. In diesem Wellenlängenbereich weisen die entsprechenden multimodalen Fasern bzw. Lichtwellenleiter eine geringe Dämpfung auf. Die eingespeisten optischen Signale sind ferner kohärent. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein Multiple- xen und/oder Demultiplexen nach Art eines an sich bekannten Arrayed-Waveguide- Gratings ermöglicht, wobei mit der Vorrichtung - im Unterschied zu Arrayed-Wave- guide-Gratings - ein Multiplexen bzw. Demultiplexen im Rahmen einer multimodalen optischen Übertragung ermöglicht wird. Dabei weist die Vorrichtung aufgrund der großen Querschnitte von multimodalen Fasern eine dreidimensionale Ausdehnung auf, im Gegensatz zu den planaren Strukturen von Arrayed-Waveguide-Gratings.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der erste Körper, der zweite Körper und die multimodalen Lichtwellenleiter insgesamt aus einem oder mehreren Bauteilen ohne einstückige Verbindung zu einem Substrat gebildet, d. h. das oder die Bauteile weisen keine einstückige Verbindung zu einem Substrat auf. Gegebenenfalls können dabei der erste Körper, der zweite Körper und die multimodalen Lichtwellenleiter insgesamt als ein einzelnes Bauteil ausgestaltet sein. Mit dieser Ausführungsform wird ein einfacher substratloser Aufbau der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung gewährleistet. Im Unterschied hierzu sind Arrayed-Waveguide-Gra- tings immer auf einem Substrat ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest einer der multimodalen Lichtwellenleiter und vorzugsweise jeder der in der Vorrichtung vorgesehenen multimodalen Lichtwellenleiter aus Kunststoff gebildet, insbesondere aus PMMA (PMMA = Polymethylmethacrylat) und/oder COC (COC = Cycloolefin-Copolymer) und/oder PC (PC = Polycarbonat). Jedoch ist es auch möglich, dass zumindest einer der multimodalen Lichtwellenleiter und ggf. auch alle der in der Vorrichtung vorgesehenen multimodalen Lichtwellenleiter aus Glas gebildet sind.
Je nach Ausgestaltung kann der erste Körper ein Hohlkörper oder ein Vollkörper sein und in gleicher Weise kann auch der zweite Körper ein Hohlkörper oder ein Vollkörper sein. Im Falle eines Hohlkörpers ist die oben genannte Dicke des ersten bzw. zweiten Körpers durch die Dicke des Hohlraums zuzüglich der Dicke der angrenzenden Ränder des Körpers gegeben. Im Falle eines Vollkörpers ist die Dicke des Körpers durch die Dicke seines Vollmaterials gegeben.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erste Aufnahme Abmessungen auf, um in die erste Aufnahme für den Betrieb der Vorrichtung ein Ende einer ersten multimodalen Faser mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, einzusetzen. Bei Kerndurchmessem zwischen 50 pm und 70 pm handelt es sich vorzugsweise um Glasfasern, wohingegen es sich bei Kerndurchmessern zwischen 900 pm und 1500 pm vorzugsweise um polymeroptische Fasern handelt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist eine jeweilige zweite Aufnahme Abmessungen auf, um in die jeweilige zweite Aufnahme für den Betrieb der Vorrichtung ein Ende einer zweiten multimodalen Faser mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, einzusetzen. Bei Kerndurchmessem zwischen 50 pm und 70 pm handelt es sich vorzugsweise um Glasfasern, wohingegen es sich bei Kerndurchmessern zwischen 900 pm und 1500 pm vorzugsweise um polymeroptische Fasern handelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke des ersten Körpers an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite zu seiner zweiten Stirnseite mindestens 2 mm und vorzugsweise mindestens 3 mm. Alternativ oder zusätzlich beträgt auch die Dicke des zweiten Körpers an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite zu seiner zweiten Stirnseite mindestens 2 mm und vorzugsweise mindestens 3 mm. Diese Ausführungsform ist besonders zur Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ersten bzw. zweiten multimodalen Fasern in der Form von polymeroptischen Fasern geeignet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die multimodalen Lichtwellenleiter jeweils einen polygonförmigen Querschnitt mit einer kürzesten Kantenlänge zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, auf. Ebenso können die multimodalen Lichtwellenleiter einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, aufweisen. Dabei kann ggf. ein Teil der multimodalen Lichtwellenleiter einen polygonförmigen Querschnitt mit den obigen Abmessungen und ein anderer Teil der multimodalen Lichtwellenleiter einen runden Querschnitt mit den obigen Abmessungen aufweisen. Ein Querschnitt mit einer kürzesten Kantenlänge zwischen 50 pm und 70 pm wird vorzugsweise für multimodale Lichtwellenleiter aus Glas genutzt, wohingegen ein Querschnitt zwischen 900 pm und 1500 pm vorzugsweise für multimodale Lichtwellenleiter aus Kunststoff verwendet wird. Ebenso wird ein Querschnitt mit einem Durchmesser zwischen 50 pm und 70 pm vorzugsweise für multimodale Lichtwellenleiter aus Glas eingesetzt, wohingegen ein Querschnitt zwischen 900 pm und 1500 pm vorzugsweise für multimodale Lichtwellenleiter aus Kunststoff genutzt wird.
In einer weiteren Ausführungsform nimmt der Querschnitt der multimodalen Lichtwellenleiter vom ersten Körper hin zum zweiten Körper ab oder alternativ zu. Vorzugsweise liegt die Variation des Querschnitts eines jeweiligen multimodalen Lichtwellenleiters bei max. 10 %, d.h. der größte Querschnitt beträgt 110 % des kleinsten Querschnitts. Durch den entsprechenden abnehmenden bzw. zunehmenden Querschnitt wird die Anzahl der in den Lichtwellenleiter übertragenen Modi geeignet reduziert und hierdurch eine bessere Signalqualität beim Multiplexen bzw. Demultiplexen erreicht. Im Falle eines abnehmenden Querschnitts der multimodalen Fasern vom ersten Körper hin zu zweitem Körper kann die Vorrichtung nur als Demultiplexer eingesetzt werden. Im Falle eines abnehmenden Querschnitts vom ersten Körper hin zum zweiten Körper kann die Vorrichtung nur als Multiplexer eingesetzt werden. In einer weiteren Variante sind die jeweiligen Querschnitte der multimodalen Lichtwellenleiter konstant, wodurch die Vorrichtung sowohl als Multiplexer als auch als Demultiplexer verwendbar ist.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Aufnahmen und somit die darin eingesetzten Enden der multimodalen Fasern nebeneinander in einer Ebene angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können auch die multimodalen Lichtwellenleiter nebeneinander in einer Ebene angeordnet sein. Sind sowohl die zweiten Aufnahmen als auch die multimodalen Lichtwellenleiter in einer Ebene angeordnet, ist dies vorzugsweise die gleiche Ebene für die zweiten Aufnahmen und die multimodalen Lichtwellenleiter. Mit dieser Ausführungsform wird ein kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht.
In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform weist die erste Stirnseite des zweiten Körpers entlang der Ebene, in der die zweiten Aufnahmen angeordnet sind, eine Länge auf, die um mindestens 20 % größer ist als die Anzahl der vorgesehenen zweiten Aufnahmen multipliziert mit deren Durchmesser ist.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungsge- mäßen Vorrichtung genauso viele multimodale Lichtwellenleiter wie zweite Aufnahmen vorgesehen, wodurch ein effizientes Multiplexen bzw. Demultiplexen der optischen Signale erreicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die multimodalen Lichtwellenleiter untereinander unterschiedliche Längen zwischen dem ersten Körper und dem zweiten Körper auf, wobei die Variation der Längen zwischen dem kürzesten und dem längsten multimodalen Lichtwellenleiter vorzugsweise bei max. 10 % liegt.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der erste Körper, der zweite Körper und die multimodalen Lichtwellenleiter insgesamt aus einem oder mehreren Bauteilen gebildet, die ein oder mehrere Spritzgussbauteile und/oder ein oder mehrere in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellte Bauteile sind. Wie oben dargelegt, weisen diese Bauteile vorzugsweise keine einstückige Verbindung zu einem Substrat auf. Gegebenenfalls können der erste Körper, der zweite Körper und die multimodalen Lichtwellenleiter auch ein einziges Spritzgussbauteil oder ein einziges in einem additiven Fertigungsverfahren hergestelltes Bauteil bilden. Durch die Verwendung von Spritzguss bzw. eines additiven Fertigungsverfahrens kann die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig produziert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste Körper, der zweite Körper und die multimodalen Lichtwellenleiter in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Das Gehäuse ist dabei so ausgestaltet, dass die entsprechenden multimodalen Fasern in die Aufnahmen im ersten bzw. zweiten Körper eingesetzt werden können. Das gemeinsame Gehäuse ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet, wie z.B. PMMA, COC, PC oder ggf. auch ABS (ABS = Acrylnitril-Butadien-Styrol).
Neben der oben beschriebenen Vorrichtung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Demultiplexen optischer Signale mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer oder mehreren bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in die erste Aufnahme eine erste multimodale Faser eingesetzt ist und in die zweiten Aufnahmenjeweilige zweite multimodalen Fasern eingesetzt sind. Die optischen Signale liegen vorzugsweise in einem Wellenlängenspektrum innerhalb eines Wellenlängenbereichs zwischen 400 nm und 900 nm. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Demulti- plex-Verfahrens werden die optischen Signale dadurch demultiplext, dass sie von der ersten multimodalen Faser über den ersten Körper, die multimodalen Lichtwellenleiter und den zweiten Körper in die zweiten multimodalen Fasern geleitet werden, in denen dann die jeweiligen demultiplexten Signale vorliegen.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Multiplexen optischer Signale mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einer oder mehreren bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in die erste Aufnahme eine erste multimodale Faser eingesetzt ist und in die zweiten Aufnahmen jeweilige zweite multimodale Fasern eingesetzt sind. Die optischen Signale weisen vorzugsweise ein Wellenlängenspektrum auf, das innerhalb eines Wellenlängenbereichs zwischen 400 nm und 900 nm liegt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Multiplex-Verfahrens werden die optischen Signale dadurch gemultiplext, dass sie von den zweiten multimodalen Fasern über den zweiten Körper, die multimodalen Lichtwellenleiter und den ersten Körper in die erste multimodale Faser geleitet werden, in dem dann die gemultiplexten Signale vorliegen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Fig. 1 detailliert beschrieben. Diese Figur zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Multiplexen und Demultiplexern
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Vorrichtung zum Multiplexen und Demultiplexen beschrieben, welche zum Anschluss von multimodalen polymeroptischen Fasern ausgelegt ist. Die Vorrichtung ist dabei nach Art eines Arrayed-Wave- guide-Gratings aufgebaut, welches nunmehr zur Verwendung mit multimodalen polymeroptischen Fasern konfiguriert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Vorrichtung nicht mehr planar ausgestaltet ist, sondern eine dreidimensionale Struktur darstellt, mit welcher die polymeroptischen Fasern verbunden werden können. Darüber hinaus sind die Bauteile der Vorrichtung im Gegensatz zu herkömmlichen Arrayed-Waveguide- Gratings nicht mehr einstückig auf einem Substrat ausgebildet, sondern sie stellen ein oder mehrere separate Bauteile dar.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung ist dabei mit Bezugszeichen 100 bezeichnet und umfasst einen ersten transparenten Körper 3 und einen zweiten transparenten Körper 4, welche als Freistrahlbereiche fungieren, sowie zehn Lichtwellenleiter 5, die sich zwischen den beiden transparenten Körpern erstrecken. Die beiden Körper 3, 4 und die Lichtwellenleiter 5 bestehen aus Vollmaterial und sind in einem gemeinsamen Gehäuse 6 angeordnet, das lediglich schematisch durch einen gestrichelten Umriss angedeutet ist und aus Kunststoff, wie z.B. PMMA, COC, PC oder ABS, besteht. In der hier beschriebenen Ausführungsform bestehen die Körper 3 und 4 aus PMMA. Sie können jedoch auch aus anderen Kunststoffen, wie z.B. COC oder PC, gebildet sein. Vorzugsweise sind beide Körper 3und 4 Spritzgussbauteile. Gegebenenfalls können sie jedoch auch mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt sein.
Der erste Körper 3 weist eine erste Stirnseite 3a auf, an der sich eine erste Aufnahme 301 befindet, in der ein Ende einer ersten Faser 1 mit rundem Querschnitt eingesetzt ist. Die erste Faser 1 ist dabei nicht Bestandteil der Vorrichtung 100. Auch der zweite Körper 4 hat eine erste Stirnseite 4a, an der sich insgesamt zehn Aufnahmen 401 befinden, in welche jeweilige zweite Fasern 2 mit rundem Querschnitt eingesetzt sind. Auch die zweiten Fasern 2 gehören nicht zur Vorrichtung 100.
Die Fasern 1 und 2 sind herkömmliche polymeroptische Fasern mit einem Kerndurchmesser von etwa 1 mm. Der Durchmesser ist dabei derart groß, dass diese Fasern multimodale Fasern sind, in denen optische Signale in an sich bekannter Weise in mehreren Moden weitergeleitet werden. Im Gegensatz zu einmodigen Fasern haben die polymeroptischen Fasern auch eine wesentlich größere numerische Apertur (im Bereich von 0,5). Deshalb ist sicherzustellen, dass bei der Einleitung von optischen Signalen über die ersten Fasern 1 in den ersten Körper 3 bzw. über die zweiten Fasern 2 in den Körper 4 auch ausreichend viel Strahlung in diese Körper gelangt. Dies wird durch eine ausreichende Dicke der Körper 3 und 4 in Richtung senkrecht zur Blattebene der Fig. 1 erreicht. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass die Fasern 1 und 2 neben einem Kern auch über einen Mantel und eine weitere Schutzschicht (cladding) verfügen. Die Dicke der Körper 3 und 4 muss folglich auch so gewählt werden, dass die Fasern 1, 2 in die entsprechenden Aufnahmen 301, 401 eingesetzt werden können. In der hier beschriebenen Ausführungsform haben beide Körper 3, 4 an jeder Stelle ihrer Ausdehnung in der Blattebene der Fig. 1 eine Dicke in Richtung senkrecht zur Blattebene, die bei 2 mm oder mehr liegt. Wie bereits oben beschrieben, verlaufen zwischen dem ersten Körper 3 und dem zweiten Körper 4 insgesamt zehn Lichtwellenleiter 5. Diese erstrecken sich von einer zweiten Stirnseite 3b des ersten Körpers 3 hin zu einer zweiten Stirnseite 4b des zweiten Körpers 4, wobei die Länge der Lichtwellenleiter in Fig. 1 von oben nach unten abnimmt und die Lichtwellenleiter einen konstanten Querschnitt aufweisen. In gleicher Weise wie die Körper 3 und 4 sind die Lichtwellenleiter 5 aus PMMA gebildet. Sie können jedoch auch aus anderen Kunststoffen, wie z.B. COC oder PC, gebildet sein. Die Lichtwellenleiter 5 sind vorzugsweise durch Spritzguss oder mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt. In einer besonders bevorzugten Variante bilden der erste Körper 3, der zweite Körper 4 und alle Lichtwellenleiter 5 ein integrales Bauteil, das in einem Ein-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist. In diesem Fall müssen keine Aufnahmen an den Körpern 3 und 4 für die entsprechenden Enden der Lichtwellenleiter 5 vorgesehen sein. Die einzelnen Lichtwellenleiter 5 sind analog zu den polymeroptischen Fasern 1 und 2 multimodale runde Lichtwellenleiter, welche optische Strahlung in mehreren Moden weiterleiten. Der Durchmesser dieser runden Lichtwellenleiter liegt dabei in der Größenordnung der Durchmesser der Fasern 1 und 2, d.h. er beträgt in etwa 1mm.
Die Funktionsweise der Vorrichtung der Fig. 1 entspricht einem Arrayed-Waveguide- Grating. Die Vorrichtung kann dabei sowohl als Demultiplexer als auch als Multiplexer betrieben werden. Diese beiden Betriebsarten werden im Folgenden erläutert. Im Demultiplexer-Betrieb werden gemultiplexte optische Signale in den ersten Körper 3 über die erste Faser 1 eingespeist. Die Strahlung der optischen Signale ist kohärent und stammt beispielsweise von einem Laser. Das Wellenlängenspektrum der Strahlung liegt innerhalb eines Wellenlängenbereichs zwischen 400 nm und 900 nm. Die Strahlung gelangt dann von dem ersten Körper 3 in die einzelnen Lichtwellenleiter 5, über welche die Strahlung hin zu dem Körper 4 geleitet wird und dort austritt.
Durch die unterschiedlichen Längen der Lichtwellenleiter 5 tritt eine Phasenverschiebung der Strahlung zwischen den einzelnen Lichtwellenleitern auf und es kommt nach Art eines Beugungsgitters in dem zweiten Körper 4 zu einer Interferenz der aus den Lichtwellenleitem 5 austretenden Strahlung. Die Interferenzmaxima liegen dabei in Abhängigkeit von den in der austretenden Strahlung enthaltenen Wellenlängen an unterschiedlichen Positionen, an denen sich die entsprechenden Enden der zweiten Fasern 2 in den jeweiligen Aufnahmen 401 befinden. Auf diese Weise werden die optischen Signale in insgesamt zehn Teilspektren demultiplext. Die ursprünglich in den ersten Körper 3 eingespeisten Signale enthalten dabei Informationen in diesen zehn Teilspektren. Es werden somit über die einzelnen zweiten Fasern 2 die Informationen aus dem ursprünglichen gemultiplexten Signal rückgewonnen und hierdurch ein Demultiplexten des ursprünglichen Signals bewirkt.
Der Betrieb der Vorrichtung 1 als Multiplexer erfolgt in umgekehrter Richtung von den zweiten Fasern 2 hin zu den ersten Fasern 1. Dabei werden in die zweiten Fasern 2 jeweilige optische Signal in unterschiedlichen Teilwellenlängenbereich mit darin enthaltenen Informationen eingespeist. Die Strahlung der optischen Signale ist wiederum kohärent und stammt beispielsweise von einem Laser. Das Wellenlängenspektrum der Strahlung der optischen Signale liegt innerhalb eines Wellenlängenbereichs zwischen 400 nm und 900 nm. Die optischen Signale gelangen von den zweiten Fasern 2 in den zweiten Körper 4 und von dort über die Lichtwellenleiter 5 in den ersten Körper 3, in dem sie sich überlagern, so dass die Signale beim Eintritt in das an der ersten Stirnseite 3a befindlichen Ende der ersten Faser 1 gemultiplext sind.
Die Erfindung wurde im Vorangegangenen anhand von polymeroptischen Fasern 1 und 2 beschrieben, die mit entsprechenden Körpern der Vorrichtung 100 verbunden werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, dass anstatt von polymeroptischen Fasern runde Glasfasern verwendet werden oder eine oder mehrere der polymeroptischen Fasern durch Glasfasern ersetzt werden. Diese Glasfasern weisen einen solchen Durchmesser auf, dass die optischen Signale in diesen Glasfasern multimodal übertragen werden. Dies kann durch Kerndurchmesser der Glasfasern von mindestens 50 pm erreicht werden. Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird ein einfach aufgebauter Multiplexer und Demultiplexer geschaffen, über den im Rahmen einer multimodalen optischen Übertragung Signale gemultiplext bzw. demultiplext werden. Vorzugsweise sind die Bau- teile der Vorrichtung in einfacher Weise aus Kunststoff gefertigt, beispielsweise über
Spritzguss oder in einem additiven Fertigungsverfahren. Durch geeignete Ausgestaltung entsprechender Körper, die als Freistrahlbereiche fungieren, wird die große nummerische Apertur von multimodalen Fasern berücksichtigt und dabei sichergestellt, dass ausreichend Strahlung in die Körper gelangt.
B ezugszei chenli ste
100 Vorrichtung zum Mutliplexen und Demultiplexen
1 erste Faser 2 zweite Fasern
3 erster Körper
3a erste Stirnseite des ersten Körpers
3b zweite Stirnseite des ersten Körpers
301 erste Aufnahme 4 zweiter Körper
4a erste Stirnseite des zweiten Körpers
4b zweite Stirnseite des zweiten Körpers
401 zweite Aufnahmen
5 Lichtwellenleiter 6 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Signale, umfassend einen ersten Körper (3) aus transparentem Kunststoff mit einer ersten Stirnseite (3a) und einer gegenüber liegenden zweiten Stirnseite (3b), wobei an der ersten Stirnseite (3a) des ersten Körpers (3) eine erste Aufnahme (301) mit Abmessungen vorgesehen ist, um in die erste Aufnahme (301) für den Betrieb der Vorrichtung (100) ein Ende einer ersten multimodalen Faser (1) mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser von mindestens 50 pm einzusetzen, und wobei die Dicke des ersten Körpers (3) an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite (3a) zu seiner zweiten Stirnseite (3b) mindestens 200 pm beträgt; einen zweiten Körper (4) aus transparentem Kunststoff mit einer ersten Stirnseite (4a) und einer gegenüber liegenden zweiten Stirnseite (4b), wobei an der ersten Stirnseite (4a) des zweiten Körpers (4) mehrere zweite Aufnahmen (301) mit Abmessungen vorgesehen sind, um in eine jeweilige zweite Aufnahme (401) für den Betrieb der Vorrichtung (100) ein Ende einer zweiten multimodalen Faser (2) mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser von mindestens 50 pm einzusetzen, und wobei die Dicke des zweiten Körpers (4) an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite (4a) zu seiner zweiten Stirnseite (4b) mindestens 200 pm beträgt; mehrere multimodale Lichtwellenleiter (5), die sich zwischen der zweiten Stirnseite (3b) des ersten Körpers (3) und der zweiten Stirnseite (4b) des zweiten Körper (4) erstrecken und jeweils einen polygonförmigen Querschnitt mit einer kürzesten Kantenlänge von mindestens 50 pm oder einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von mindestens 50 pm aufweisen, wobei im Demultiplexer-Betrieb der Vorrichtung (100) optische Signale demultiplext werden, indem sie von der ersten multimodalen Faser (1) über den ersten Körper (3), die multimodalen Lichtwellenleiter (5) und den zweiten Körper (4) in die zweiten multimodalen Fasern (2) geleitet werden und/oder wobei im Multipexer-Betrieb der Vorrichtung (100) optische Signale gemultiplext werden, indem sie von den zweiten multimodalen Fasern (2) über den zweiten Körper (4), die multimodalen Lichtwellenleiter (5) und den ersten Körper (3) in die erste multimodalen Faser (3) geleitet werden. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3), der zweite Körper (4) und die multimodalen Lichtwellenleiter (5) insgesamt aus einem oder mehreren Bauteilen ohne einstückige Verbindung zu einem Substrat gebildet sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der multimodalen Lichtwellenleiter (5) aus Kunststoff, insbesondere aus PMMA (PMMA = Polymethylmethacrylat) und/oder COC (COC = Cycloolefin- Copolymer) und/oder PC (PC = Polycarbonat) gebildet ist und/oder dass zumindest einer der multimodalen Lichtwellenleitern (5) aus Glas gebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3) und/oder der zweite Körper (4) jeweils aus PMMA (PMMA = Polymethylmethacrylat) und/oder COC (COC = Cycloolefin-Copo- lymer) und/oder PC (PC = Polycarbonat) gebildet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3) ein Hohlkörper oder ein Vollkörper ist und/oder der zweite Körper (4) ein Hohlkörper oder ein Vollkörper ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (301) Abmessungen aufweist, um in die erste Aufnahme (301) für den Betrieb der Vorrichtung (100) ein Ende einer ersten multimodalen Faser (1) mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder 18 zwischen 900 pm und 1500 pm, einzusetzen, und/oder dass eine jeweilige zweite Aufnahme (401) Abmessungen aufweist, um in die jeweilige zweite Aufnahme (401) für den Betrieb der Vorrichtung (100) ein Ende einer zweiten multimodalen Faser (2) mit einem runden Querschnitt und einem Kerndurchmesser zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, einzusetzen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des ersten Körpers (3) an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite (3a) zu seiner zweiten Stirnseite (3b) mindestens 2 mm und vorzugsweise mindestens 3 mm beträgt und/oder dass die Dicke des zweiten Körpers (4) an jeder Stelle seiner Ausdehnung von seiner ersten Stirnseite (4a) zu seiner zweiten Stirnseite (4b) mindestens 2 mm und vorzugsweise mindestens 3 mm beträgt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die multimodalen Lichtwellenleiter (5) jeweils einen polygonförmigen Querschnitt mit einer kürzesten Kantenlänge zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, aufweisen oder einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser zwischen 50 pm und 1500 pm, vorzugsweise zwischen 50 pm und 70 pm oder zwischen 900 pm und 1500 pm, aufweisen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der multimodalen Fasern (5) vom ersten Körper (3) hin zum zweiten Körper (4) abnimmt oder zunimmt oder konstant bleibt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Aufnahmen (401) nebeneinander in einer Ebene angeordnet sind und/oder die multimodalen Lichtwellenleiter (5) nebeneinander in einer Ebene angeordnet sind. 19 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die multimodalen Lichtwellenleiter (5) untereinander unterschiedliche Längen zwischen dem ersten Körper (3) und dem zweiten Körper (4) aufweisen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3), der zweite Körper (4) und die multimodalen Lichtwellenleiter (5) insgesamt aus einem oder mehreren Bauteilen gebildet sind, die ein oder mehrere Spritzgussbauteile und/oder ein oder mehrere in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellte Bauteile sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (3), der zweite Körper (4) und die multimodalen Lichtwellenleiter (5) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) untergebracht sind, welches vorzugsweise aus Kunststoff gebildet ist. Verfahren zum Demultiplexen optischer Signale mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die erste Aufnahme (301) eine erste multimodale Faser (1) eingesetzt ist und in die zweiten Aufnahmen (401) jeweilige zweite multimodale Fasern (2) eingesetzt sind, wobei die optischen Signale demultiplext werden, indem sie von der ersten multimodalen Faser (1) über den ersten Körper (3), die multimodalen Lichtwellenleiter (5) und den zweiten Körper (4) in die zweiten multimodalen Fasern (2) geleitet werden. Verfahren zum Multiplexen optischer Signale mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei in die erste Aufnahme (301) eine erste multimodale Faser (1) eingesetzt ist und in die zweiten Aufnahmen (401) jeweilige zweite multimodale Fasern (2) eingesetzt sind, wobei die optischen Signale gemultiplext werden, indem sie von den zweiten multimodalen Fasern (2) über den zweiten Körper (4), die multimodalen 20
Lichtwellenleiter (5) und den ersten Körper (3) in die erste multimodale Faser (3) geleitet werden.
PCT/EP2022/079253 2021-10-27 2022-10-20 Vorrichtung zum multiplexen und/oder demultiplexen optischer signale WO2023072731A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021212106.3 2021-10-27
DE102021212106.3A DE102021212106A1 (de) 2021-10-27 2021-10-27 Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Signale

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023072731A1 true WO2023072731A1 (de) 2023-05-04

Family

ID=84359732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/079253 WO2023072731A1 (de) 2021-10-27 2022-10-20 Vorrichtung zum multiplexen und/oder demultiplexen optischer signale

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021212106A1 (de)
WO (1) WO2023072731A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0523514A1 (de) * 1991-07-09 1993-01-20 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines planaren optischen Kopplers
US5473721A (en) * 1994-04-13 1995-12-05 Photonic Integration Research, Inc. Multi-mode optical circuit to couple light between various optical elements and method of fabricating same
WO2003098300A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-27 Lightwave Devices Group Universiteit Twente Device and method for processing optical signals
EP1635202A1 (de) * 2000-06-15 2006-03-15 3M Innovative Properties Company Mikroherstellungsverfahren für organische optische Bauteile
DE102005050739A1 (de) 2005-10-22 2007-04-26 Esa Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt Gmbh Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005050747A1 (de) 2005-10-22 2007-04-26 Esa Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt Gmbh Multiplex-Sender für Polymerfaserübertragung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009028559A1 (de) 2009-08-14 2011-02-17 Hochschule Harz Optischer Demultiplexer/Multiplexer nach dem Prinzip der wellenlängenselektiven Totalreflexion für die Polymerfaserübertragung, Verfahren zum Demultiplexen/Multiplexen auf der Basis der wellenlängen-selektiven Totalreflexion für die Polymerfaserübertragung sowie Herstellungsverfahren eines optischen Demultiplexer/Multiplexers für die Polymerfaserübertragung
EP3431940A1 (de) * 2017-07-18 2019-01-23 AIP Leibniz-Institut für Astrophysik Spektrometer mit mindestens zwei wellenleitern untericher effektiver optischer weglänge

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0523514A1 (de) * 1991-07-09 1993-01-20 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines planaren optischen Kopplers
US5473721A (en) * 1994-04-13 1995-12-05 Photonic Integration Research, Inc. Multi-mode optical circuit to couple light between various optical elements and method of fabricating same
EP1635202A1 (de) * 2000-06-15 2006-03-15 3M Innovative Properties Company Mikroherstellungsverfahren für organische optische Bauteile
WO2003098300A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-27 Lightwave Devices Group Universiteit Twente Device and method for processing optical signals
DE102005050739A1 (de) 2005-10-22 2007-04-26 Esa Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt Gmbh Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005050747A1 (de) 2005-10-22 2007-04-26 Esa Patentverwertungsagentur Sachsen-Anhalt Gmbh Multiplex-Sender für Polymerfaserübertragung und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009028559A1 (de) 2009-08-14 2011-02-17 Hochschule Harz Optischer Demultiplexer/Multiplexer nach dem Prinzip der wellenlängenselektiven Totalreflexion für die Polymerfaserübertragung, Verfahren zum Demultiplexen/Multiplexen auf der Basis der wellenlängen-selektiven Totalreflexion für die Polymerfaserübertragung sowie Herstellungsverfahren eines optischen Demultiplexer/Multiplexers für die Polymerfaserübertragung
EP3431940A1 (de) * 2017-07-18 2019-01-23 AIP Leibniz-Institut für Astrophysik Spektrometer mit mindestens zwei wellenleitern untericher effektiver optischer weglänge

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021212106A1 (de) 2023-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69628373T2 (de) Optischer Koppler mit faseroptischen Steckerstiften
DE69838578T2 (de) Vorrichtung mit einem wellenlängenselektiven Einfügungs- und Abtrennmultiplexer
DE3431448C2 (de) Optische Demultiplex-Übertragungseinrichtung
DE3414724C2 (de)
DE19711121B4 (de) Verzweigende Lichtwellenleiteranordnung und verzweigendes Lichtwellenleiterarray
EP0886168A2 (de) Optischer Isolator und Wellenlängenmultiplexer-Modul mit integriertem optischen Isolator
DE2905916A1 (de) Faseroptische uebertragungsvorrichtung
EP0048855A2 (de) Steuerelement zum Steuern einer Lichtübertragung zwischen Lichtwellenleitern
WO2023072731A1 (de) Vorrichtung zum multiplexen und/oder demultiplexen optischer signale
DE69127483T2 (de) Faseroptische Anordnung
EP0786677B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Phased Array
EP1203252B1 (de) Optische kopplungseinrichtung
EP2274571B1 (de) Messanordnung mit einem faser-bragg-gitter zur erfassung von dehnungen oder temperaturen
EP0972221B1 (de) Matrixschalter
EP0363853B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Sternkopplers und nach diesem Verfahren hergestellter faseroptischer Sternkoppler
EP0073300B1 (de) Vorrichtung zum getrennten Auskoppeln von optischen Signalen verschiedener Wellenlängen
DE69838977T2 (de) Wellenlängenselektive optische vorrichtung mit mindestens einer bragg-gitterstruktur
DE60314324T2 (de) Apodisierter komplexer Filter
DE10054370A1 (de) Optisches Verteilerelement
DE2927025C2 (de)
DE60309105T2 (de) Verfahren zur Herstellung und Verbesserung einer optischen Übertragungsleitung und Kompensationsmodulen dafür
DE10132665C2 (de) Trägerkomponente für ein optisches Modul, und ein optisches Modul
DE19951470C2 (de) Ferrule zur Aufnahme mindestens einer Glasfaser und Verfahren zu dessen Herstellung
DE602004011169T2 (de) Optische Vorrichtung zum Variieren der Lichtleistung mit beweglichem Reflektor
DE102018110003A1 (de) Optische vorrichtung, kommunikationssystem und verfahren zum multiplexen und demultiplexen eines optischen signals

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22805849

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22805849

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1