DE2606255C2

DE2606255C2 - End piece or connector for dielectric optical waveguides

Info

Publication number: DE2606255C2
Application number: DE19762606255
Authority: DE
Inventors: James Clifford Melton Woodbridge Suffolk North
Original assignee: POST OFFICE LONDON GB
Current assignee: POST OFFICE LONDON GB
Priority date: 1975-11-14
Filing date: 1976-02-17
Publication date: 1983-02-03
Also published as: JPS5260637A; FR2331803B1; JPS6065705U; FR2331803A1; GB1537477A; NL7601000A; DE2606255A1

Description

schnittt 52. der sich koaxial vom ersten Rohrabschnitt 50 erstreckt. Der zweite Rohrabschnitt 52 besitzt geringeren Innendurchmesser als der erste Rohrabschnitt 50, wobei ein Absatz 53 an der Übergangsstelle der beiden Rohrabschnitte 50, 52 gebildet ist Der Außenumfang des ersten Rohfabschnitts 50 besitzt ein Schraubengewinde 55, in das der vom ersten Gehäuseteil 10 gehalterte Gewindering 18 eingreift. Der erste Abschnitt 50 besitzt einen radial nach außen ragenden Flansch 56 mit Öffnungen 57. Der Flansch 56 sieht eine Möglichkeit vor, das Gehäusefei! 11 an einer starren oder ortsfesten Einrichtung zu befestigen.cuts 52. which extends coaxially from the first pipe section 50 extends. The second pipe section 52 has a smaller inner diameter than the first pipe section 50, a shoulder 53 being formed at the transition point between the two pipe sections 50, 52. The outer circumference of the first raw section 50 has a screw thread 55 into which the first housing part 10 mounted threaded ring 18 engages. The first section 50 has a radially outwardly projecting one Flange 56 with openings 57. The flange 56 provides a way of housing the housing. 11 at a stare or to attach a stationary device.

Ein Sicherungsring 58 ist im Inneren des ersten Rohrabschnitts 50 gehaltert. Der Sicherungsring 58 wirkt als Anschlag für einen Bund 59 und eine asphärische Linse 60. die zwischen dem Bund 59 und dem Absatz 53 gesichert oder sicher gehalten ist. Die Linse 60 ist koaxial zum Gehäuseteil 11 befestigt.A locking ring 58 is held in the interior of the first pipe section 50. The locking ring 58 acts as a stop for a collar 59 and an aspherical lens 60th between the collar 59 and the paragraph 53 is secured or held securely. The lens 60 is fastened coaxially to the housing part 11.

Dci iwtztit RülifauSCimiti 50 iSt mit cmcf End- GuCrDci iwtztit RülifauSCimiti 50 iSt with cmcf end GuCr

Abschlußkappe 62 auf eine Weise befestigt, die im wesentlichen mit der für die Abschlußkappe 24 beschriebenen identisch ist. Die Abschlußkappe 62 ist im wesentlichen identisch zur Abschlußkappe 24 und wird daher nicht näher erläutert; die den Bauteilen der Abschlußkappe 24 entsprechenden Bauteile der Abschlußkappe 62 besitzen entsprechende mit einem Strich versehene Bezugszeichen.End cap 62 attached in a manner substantially identical to that for end cap 24 described is identical. The end cap 62 is essentially identical to the end cap 24 and is therefore not explained in more detail; the components of the end cap corresponding to the components of the end cap 24 62 have corresponding reference numerals provided with a prime.

Die in Fig.! gezeigte Kupplung ist eine demontierbare oder trennbare Kupplung, d. h., daß die beiden Gehäuseteil 10, 11 durch Abschrauben des Gewinderings 18 trennbar sind. Das Ende der Glasfaser 46' ist im Brennpunkt der Linse 60 und das Ende der Glasfaser 46 im Brennpunkt der Linse 22. Dadurch wird vom Ende der Glasfaser 46' abgegebenes Licht durch die Linse 60 in ein paralleles Lichtbündel umgeformt und durch die Linse 22 auf das Ende der Faser 46 fokussiert. Da das Licht zwischen den beiden Linsen 60, 22 sich im wesentlichen als paralleles Lichtbündel ausbreitet, ist die Trennung bzw. der Abstand der Linsen 22 und 60 unkritisch. Daher können Zusatzbauteile wie ein teilreflektierender Spiegel ggf. zwischen den beiden Linsen angeordnet werden.The in Fig.! The coupling shown is a removable one or separable coupling, d. h. That the two housing parts 10, 11 by unscrewing the threaded ring 18 are separable. The end of the glass fiber 46 'is at the focus of the lens 60 and the end of the glass fiber 46 at the focal point of lens 22. This causes light emitted from the end of glass fiber 46 'to pass through lens 60 transformed into a parallel bundle of light and through the Lens 22 focused on the end of fiber 46. Since the light between the two lenses 60, 22 is in the essentially propagates as a parallel bundle of light, is the separation or the spacing of the lenses 22 and 60 uncritical. Therefore, additional components such as a partially reflecting mirror can be placed between the two Lenses are arranged.

Die verwendeten Linsen sollten für sphärische Aberration korrigiert sein, müssen jedoch, wenn monochromatisches Licht verwendet wird, nicht für chromatische Aberration korrigiert sein. Die Linsen müssen nicht besonders dafür entwickelt sein, daß sie geringe Aberration außerhalb der Achse besitzen, da die zu kuppelnden Fasern in der Linsenachse anzuordnen sind und da weiter die Querschnitt-Abmessungen der Fasern gering sind im Vergleich mit den Brennweiten der \ erwendeten Linsen. Ein asphärische Linse aus gepreßtem oder geformtem Kunststoff erfüllt alle Bedingungen für eine Linse für die erfindungsgemäße Kupplung und ist daher eine vorteilhafte Linse für die Kupplung.The lenses used should be corrected for spherical aberration, but must if so If monochromatic light is used, it should not be corrected for chromatic aberration. The lenses need not be specially designed to have low off-axis aberration as the to be coupled fibers are to be arranged in the lens axis and there further the cross-sectional dimensions of the Fibers are small compared to the focal lengths of the lenses used. An aspherical lens made Pressed or molded plastic meets all the requirements for a lens for the invention Coupling and is therefore an advantageous lens for the coupling.

Wenn jedes Teil der Kupplung zusammengefügt ist kann die Faser so ausgerichtet werden, daß ihre Endfläche im Brennpunkt der Linse ist durch Verwendung eines Teleskops. Das Teleskop ist seinerseits an jedem Gehäuseteil 10, 11 befestigt und die Lage der Faser wird eingestellt bis ihr im Teleskop beobachtetes Bild im brennpunkt ist und an einem Fadenkreuz od. dgl. im Okular des Teleskops zentriert ist Die Faser wird dann ir. ihrer Lage gesichertWith each part of the coupling mated, the fiber can be oriented so that their The end face at the focal point of the lens is made by using a telescope. The telescope is on in turn attached to each housing part 10, 11 and the position of the fiber is adjusted until it is observed in the telescope The image is in focus and on a crosshair or the like. is centered in the telescope's eyepiece. The fiber is then secured in its position

Wenn die Fasern der in Fig.! dargestellten Kupplung gleiche Durchmesser und numerische Aperturen besitzen, gibt es nur eine Einstellung, für dieIf the fibers of the in Fig.! shown If the coupling has the same diameter and numerical apertures, there is only one setting for which

65 maximale Kupplung bzw, Kopplung erreichbar ist Jedoch körinen die Toleranzen für einen Oj dB-Verlust bestimmt werden, und zwar folgendermaßen, jede Faser ist an der Achse der Linse auf etwa 1% des Kefndüfchfnessers a einzustellen und innerhalb 0ß\a/2NA des Brennpunkts der Linse zu positionieren wobei AM die numerische Apertur der Faser ist Jede Faserachse ist innerhalb Ö,0i NA zur Achse der Kupplung auszurichten. Die Brennweiten der beiden Linsen dürfen sich Um höchstens 1% unterscheiden und die beiden Gehäüseteile müssen seitlich ausgerichtet sein um höchstens 0,01 χ 2/NA und in Winkelrichtung um höchstens 0,01 aJlf, mit/"= Brennweite jeder Linse. 65 maximum coupling respectively, coupling is accessible However körinen the tolerances for a Oj dB loss can be determined, as follows, each fiber is set on the axis of the lens to about 1% of the Kefndüfchfnessers a and within 0SS \ a / 2NA of the focal point of the lens where AM is the numerical aperture of the fiber. Each fiber axis is to be aligned within Ö, 0i NA to the axis of the coupling. The focal lengths of the two lenses may differ by a maximum of 1% and the two housing parts must be aligned laterally by a maximum of 0.01 χ 2 / NA and in the angular direction by a maximum of 0.01 aJlf, with / "= focal length of each lens.

Die F i g. 3 zeigt eine Kupplung, bei der eine lichtemittierende Diode (LED) mit einer Lichtleitfaser gekoppelt ist. Die Kupplung enthält auch ein halbreflektierendes Glied zwischen den Linsen der Kupplung.The F i g. 3 shows a coupling in which a light emitting diode (LED) is connected to an optical fiber is coupled. The coupling also includes a semi-reflective member between the coupling's lenses.

Gemäß F i g. 3 enthält die Kupplung zwei Gehäuseteiie 110 und 111. Das Gehäuseteil 110 ist im wesentlichen identisch dem Gehäuseteil 10. das anhand der Fig. 1 und 2 erläutert ist und wird daher nicht näher erläutert. Entsprechende Bauteile des Gehäuseteils 110 weisen gleiche Bezugszeichen mit dem Zusatz 1 auf wie entsprechende Bauteile in F i g. 1.According to FIG. 3, the coupling contains two housing parts 110 and 111. The housing part 110 is essentially identical to the housing part 10, which is explained with reference to FIGS. 1 and 2 and is therefore not explained in more detail. Corresponding components of the housing part 110 have the same reference numerals with the suffix 1 as corresponding components in FIG. 1.

Das Gehäuseteil 111 besitzt einen ersten Rohrabschnitt 160 mit einer Senkung 161, in die ein Endteil des ersten Rohrabschnitts 112 des Gehäuseteils 110 so eingrei.?, daß die beiden Gehäuseteile 110, 111 im wesentlichen koaxial sind; ein zweiter Rohrabschnitt erstreckt sich koaxial zum ersten Rohrabschnitt 160; und ein Kegelstumpfabsatz 163 ist einstückig zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrabschnitt 160, 162 angeordnet. Die Wand des ersten Rohrabschnitts 160 besitzt eine erste Radialöffnung 165 und eine zweite Radialöffnung 166 diametral gegenüber der ersten Radialöffnung 165. Die erste Radialöffnung 165 nimmt einen Halsteil 168 eines Zylindergehäuses 169 auf. Das Zylindergehäuse 169 nimmt eine Photodiode 170 auf, deren Zweck weiter unten erläutert wird.The housing part 111 has a first pipe section 160 with a countersink 161 into which an end part of the first pipe section 112 of the housing part 110 so that the two housing parts 110, 111 in the are substantially coaxial; a second pipe section extends coaxially with the first pipe section 160; and a frustoconical shoulder 163 is integral between the first and second tube sections 160, 162 arranged. The wall of the first pipe section 160 has a first radial opening 165 and a second Radial opening 166 diametrically opposite the first radial opening 165. The first radial opening 165 takes a neck portion 168 of a cylinder housing 169. The cylinder housing 169 houses a photodiode 170, the purpose of which is explained below.

Die zweite Radialöffnung nimmt eine Fixierschraube 172 einer Halterung 173 auf. die im ersten Rohrabschnitt 160 angeordnet ist Die Halterung 173 trägt eine Glasscheibe 174, deren Ebene unter 45° zur Achse des Rohrabschnitts 160 geneigt ist.The second radial opening receives a fixing screw 172 of a holder 173. the one in the first pipe section 160 is arranged The holder 173 carries a pane of glass 174, the plane of which is at 45 ° to the axis of the Pipe section 160 is inclined.

Ein Sicherungsring 176 ist im Inneren des rweiten Rohrabschnitts 162 neben der Verbindungsstelle mit dem Kegelstumpf-Absatz 163 gehaltert Der Sicherungsring 76 wirkt als Anschlag für einen Bund 178 und eine asphärische Linse 179, die zwischen dem Bund 178 und einem ringförmigen sich radial nach innen erstreckenden Flansch 180 gesichert ist der aiii Ende des zweiten Rohrabschnitts 162 gebildet istA locking ring 176 is inside the wide pipe section 162 next to the connection point the truncated cone shoulder 163 held the locking ring 76 acts as a stop for a collar 178 and an aspherical lens 179 extending radially inward between the collar 178 and an annular one extending flange 180 is secured to the aiii end of the second pipe section 162 is formed

Der zweite Rohrabschnitt ist mit einem Endgehäuse 185 verbunden. Das Endgehäuse 185 enthält einen ersten Rohrteil 188, das axial über das Ende des Rohrabschnitts 162, koaxial zu diesem sich erstreckt; divergiert zum Rohrabschnitt 162 und ein zweiter Rohrteil 190 ist koaxial zum Rohrabschnitt 162, diesen umgebend, angeordnet Ein Schraub-Klemmring 192 ist um den Ringteil 190 angeordnet um ihn am Ringabschnitt 162 festzuklemmen. Der erste Ringteil 188 besitzt einen radial nach innen ragenden Ringflansch 196. Der Flansch 196 weist sich axial erstreckende Öffnungen für Schrauben 198 auf, die im im Ende der Wand des zweiten Rohrabschnitts 162 gebildeten Gewindeöffnungen eingreifen. Ein Teil einer Schaltplatte 200 ist am Flansch 196 befestigt Die Platte 200 besitzt eine Zentralöffnung, in der ein Kontakt 201 angeordnetThe second pipe section is connected to an end housing 185. The end housing 185 includes a first tube portion 188 extending axially across the end of tube section 162, coaxial therewith; diverges to pipe section 162 and a second pipe part 190 is coaxial with pipe section 162, this surrounding, arranged A screw clamping ring 192 is arranged around the ring portion 190 around it on the ring portion 162 to clamp. The first ring part 188 has an annular flange projecting radially inward 196. The flange 196 has axially extending openings for screws 198 which are in the end of the Engage the wall of the second pipe section 162 formed threaded openings. Part of a circuit board 200 is fastened to the flange 196. The plate 200 has a central opening in which a contact 201 is arranged

ist. Der Kontakt 201 halten eine lichtemittierende Diode 202, die so angeordnet ist, daß sie koaxial zum Gehäuseteil 101 ist, und daß sie im Brennpunkt der Linse 179 ist.is. The contact 201 hold a light emitting diode 202 which is arranged so that it is coaxial with the housing part 101 and that it is at the focal point of the lens 179 .

Die in F i g. 3 gezeigte Kupplung ist wie die in F i g. 1 dargesteifte Kupplung demontiefbaf oder trennbar* Die lichtemittierende Diode 202 ist im Brennpunkt der Linse 179 und das Ende der Faser 146 ist im Brennpunkt der Linst» /22. Dadurch wird von der Diode 202 emittiertes Licht in einen parallelen Lichtstrahl bzw, ein Lichtstrahl ' lenbündel durch die Linse 179 geformt, wird durch die " Glasscheibe 174 übertragen und dann auf das Ende der Faser 146 fokussiert.The in F i g. The coupling shown in FIG. 3 is like that in FIG. 1 shown coupling dismountable or separable * The light emitting diode 202 is in the focal point of the lens 179 and the end of the fiber 146 is in the focal point of the lens / 22. As a result, light emitted by the diode 202 is formed into a parallel light beam or, a light beam ' lenbündel formed by the lens 179 , is transmitted through the " glass pane 174 and then focused on the end of the fiber 146 .

Ein Teil des zur Scheibe 174 übertragenen Lichtes wird durch die Scheibe 174 auf die Photodiode 170 15 mit reflektiert Das sieht eine Überwachungseinrichtung zum Betrieb der Kupplung vor und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals zum Stabilisieren des Ausgangssignals der lichtemittierenden Diode. Es ist auch in einer zur in F ί g. 3 uargcsicliten Weise ähnlichen Weise möglich, eine Glasscheibe zu verwenden, um Licht auf eine andere Lichtleitfaser zu reflektieren, so daß mehr als eine Faser von einer einzigen lichtemittierenden Diode oder einer anderen Lichtquelle versorgt werden können.Part of the light transmitted to disk 174 is reflected by disk 174 onto photodiode 170 15. This provides a monitoring device for operating the clutch and for generating a feedback signal to stabilize the output signal of the light-emitting diode. It is also available in a f g. In a similar way it is generally possible to use a sheet of glass to reflect light onto another optical fiber so that more than one fiber can be supplied by a single light emitting diode or other light source.

Die Lage der lichtemittierenden Diode 170 und die der Faser 146 ist durch Verwendung eines Teleskops einstellbar in einer anhand der Fig. 1 beschriebenen Weise.The position of the light-emitting diode 170 and that of the fiber 146 can be adjusted using a telescope in a manner described with reference to FIG. 1.

Es ist durch Verwenden einer Linsen-Kopplung gemäß F i g. 3 möglich, eine Leistungszunahme des zur Fasu übertragenen Lichtsignals zu erhalten relativ zu der mit einer Stoß-Kupplung übertragenen, wenn der Durchmesser der Faser größer als der Durchmesser der Diode oder der Lichtquelle ist Um dies darzustellen, ist die Kupplung schematisch in F i g. 4 wiedergegeben. Es zeigen a\ = Durchmesser der lichtemittierenden Diode, a₂ = Kerndurchmesser der Faser, /i = Brennweite der Linse 179, /j = Brennweite der Linse 122. Es kann gezeigt werden, daß dann, wenn die numerische Apertur der Linse 179 ausreichend groß ist, die mögliche Leistungszunahme für eine Linsen-Kupplung a₂ ²/ai² beträgtIt is possible by using a lens coupling according to FIG. 3, it is possible to obtain an increase in the power of the light signal transmitted to the fiber, relative to that transmitted with a butt coupling, if the diameter of the fiber is greater than the diameter of the diode or the light source. To illustrate this, the coupling is shown schematically in FIG. 4 reproduced. It shows a \ = diameter of the light emitting diode, a ₂ = core diameter of the fiber, / i = focal length of lens 179, / j = focal length of lens 122. It can be shown that if the numerical aperture of lens 179 is sufficiently large is, the possible power increase for a lens coupling is a ₂ ² / ai ²

Bei einem Ausführungsbeispiel einer Kupplung beträgt 3ι=50μπι und 82=85μΐη. Das ergibt einen ■Leistungsgewinn von 4,6 dB, der auf 3,9 dB verringert 'ist, wenn Reflektionsverluste an den Linsen berücksichtigt werden.In one embodiment of a coupling is 3ι = 50μπι and 82 = 85μΐη. That makes you ■ Power gain of 4.6 dB, which is reduced to 3.9 dB when reflection losses on the lenses are taken into account will.

Es ist auch möglich, eine Lichtleitfaser mit einer Photodiode zu koppeln bzw. zu kuppeln. Diese Kupplung ist ähnlich der gemäß F i g. 3, außer daß die Diode 202 durch eine Photodiode ersetzt ist Dabei kann die Scheibe 174 verwendet werden oder nichtIt is also possible to couple or couple an optical fiber to a photodiode. This coupling is similar to that according to FIG. 3, except that the diode 202 is replaced with a photodiode. The disk 174 may or may not be used

Bei den beschriebenen Kupplungen wird in jedem Teil der Kupplung eine asphärische Kunststoff-Linse verwendet Es ist auch möglich, einen Konus anstelle einer der Linsen in einer Kupplung zum Kuppeln der Lichtquelle mit einer Faser oder einer Faser mit einem Lichtdetektor zu verwenden. Eine derartige Kupplung ist schematisch in F i g. 5 für eine Faser-Lichtdetektor-Kupplung dargestellt Es zeigen a.\ = Durchmesser der Lichtquelle 205, Aj=Durchmesser des durch die Linse 206 erzeugten parallelen Lichtstrahlenbündels, A2=Durchmesser des Konus 207 am größeren Ende und Λ2¹= dessen Durchmesser am kleineren Ende, 22=Kerndurchmesser der Faser 208. Ai muß mindestens so groß wie A\ sein und Λ2¹ muß mindestens so groß wie az sein und die numerische Apertur NA des Konus 207 sollte größer als die der Faser 208 sein.In the couplings described, an aspherical plastic lens is used in each part of the coupling. It is also possible to use a cone in place of one of the lenses in a coupling for coupling the light source to a fiber or a fiber to a light detector. Such a coupling is shown schematically in FIG. 5 shown for a fiber-light detector coupling. It shows a. \ = Diameter of the light source 205, Aj = diameter of the parallel light beam generated by the lens 206 , A2 = diameter of the cone 207 at the larger end and Λ2 ¹ = its diameter at the smaller end , 22 = core diameter of the fiber 208. Ai must be at least as large as A \ and Λ2 ¹ must be at least as large as az and the numerical aperture NA of the cone 207 should be larger than that of the fiber 208.

fis kann gezeigt werden, daß die in den Konus 202 eingeführte Lichtleistung beträgtfis it can be shown that the light power introduced into the cone 202 is

P₁=^P ₁ = ^

AY.AY.
afJafJ

R,R,

R == spezifische Strahlung der Quelle 205,
/1 = Brennweite der Linse 206,
Die ifi die Faser eingeführte Lichtleistung beträgt R == specific radiation of the source 205,
/ 1 = focal length of lens 206,
The light power introduced by the fiber is

P₂=-^- a^-Sm²O₂A,P ₂ = - ^ - a ^ -Sm ² O ₂ A,

O₂ = der in Fig. 5 dargestellte Winkel.O ₂ = the angle shown in FIG. 5.

Das gleiche gilt für eine Zweilirtsen-Kupplung.The same applies to a Zweilirtsen coupling.

Die Parameter einer Kupplung mit einer Linse in ciricrr! Ts!! u.ⁿ.d einem Konus im anderen können so gewählt werden, daß die Konus/Faser-Verbindung unkritisch ist.The parameters of a coupling with a lens in ciricrr! Ts !! u. ⁿ .d a cone in the other may be chosen so that the cone / fiber connection is not critical.

Es ist möglich, in einem Teil der Kupplung eine dicke Linse zu verwenden. In der Praxis ist eine dicke Linse auf die Verwendung in dem Faser-Teil der Kupplung beschränkt, wegen der möglichen Einkapselung entweder der Lichtquelle oder des Lichtdetektors.It is possible to use a thick lens in part of the coupling. In practice it is a thick lens limited to use in the fiber portion of the coupling, because of possible encapsulation either the light source or the light detector.

Es kann auch ein Laser in einem Teil der Kupplung verwendet werden, um Licht in eine Lichtleitfaser im anderen Teil der Kupplung einzuführen. Dabei sind jedoch im Fall eines Lasers Besonderheiten zu berücksichtigen.A laser in part of the coupling can also be used to shunt light into an optical fiber introduce another part of the coupling. In the case of a laser, however, there are special features consider.

Eine einen Laser verwendende Kupplung ist schematisch in F i g. 6 dargestellt. Ein Laser 220 besitzt eine Übergangstiefe a und -breite b und der vom Laser erzeugte Strahl besitzt Strahlungs-Halbwinkel « und β abhängig von den Übergangs-Abmessungen. Wenn die Linsen 222, 223 einfache Linsen von der bei einem Kuppler mit lichtemittierender Diode gemäß Fig.3 beschriebenen Art sind, so muß, um die gesamte vom Laser in eine Richtung senkrecht zu seiner Breite abgestrahlte Leistung zu erfassen, die numerische Apertur der Linse 222 mindestens sin oc betragen.A clutch using a laser is shown schematically in FIG. 6 shown. A laser 220 has a transition depth a and width b and the beam generated by the laser has radiation half-angles and β depending on the transition dimensions. If the lenses 222, 223 are simple lenses of the type described in a coupler with the light-emitting diode in accordance with Figure 3 type, it must, in order the whole from the laser in a direction perpendicular to its width radiated power to detect the numerical aperture of lens 222 be at least sin oc .

Das bedeutetThat means

sino-sino-

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, besitzt das Bild des Lasers eine Breite vonWhen this condition is met, the laser image has a width of

Wenn die gesamte Leistung in die Faser gehen soll, darf die Bildbreite nicht größer als der Faserdurchmesser αϊ sein, d. h.If the entire power is to go into the fiber, the image width must not be larger than the fiber diameter αϊ , ie

[b sin <r> O₂ sin O₂-] [b sin <r> O ₂ sin O ₂ -]

Für einen Laser mit Ζ>=17μπι und <x=60° und mit geeigneten Kuppiungs-Linsen kann die gesamte Leistung in eine Faser mit 85 μΐη Durchmesser und einer numerischen Apertur von 0,18 eingeführt werden. Eine praktische Schwierigkeit ist die Unerreichbarkeit von einfachen Linsen einer numerischen Apertur, die größer als 0,5 ist, so daß bisher lediglich etwa die Hälfte der Laser-Leistung in die Faser einführbar ist Für FasernFor a laser with Ζ> = 17μπι and <x = 60 ° and with Suitable coupling lenses can convert the entire power into a fiber with a diameter of 85 μm and a numerical aperture of 0.18 can be introduced. A practical difficulty is the inaccessibility of simple lenses with a numerical aperture that is greater than 0.5, so that so far only about half of the Laser power can be introduced into the fiber for fibers

geringeren Durchmessers ist die einführbare Leistung proportional geringer.smaller diameter the insertable power is proportionally smaller.

Um eine bessere Anpassung zwischen dem Laser und der Faser zu erreichen, ist ein sorgfältiger ausgearbeitetes Linsensystem notwendig. Ein derartiges System ist schematisch in den F i g. 7a und 7b dargestellt. Dieses Linsensystem ist im Laserteil der Kupplung befestigt und enthält eine erste Zylinderlinse 230 und eine zweite Zylinderlinse 231, deren Achse rechtwinklig zur Achse ,.der Zylinderlinse 230 angeordnet ist. Dieses System erzeugt einen kreisförmigen parallelen Lichtstrahl bzw. ein Lichtstrahlbündel. Die Linse 230 besitzt kurze Brennweite und große numerische Apertur zum Anpassen des großen Strahlungswinkels des Lasers und die Linse 231 besitzt große Brennweite und numerische Apertur, um den kleinen Strahlungswinkel des Lasers anzupassen. Die Brennweiten sind so gewählt, daß der Kreis-Strahl einen Durchmesser ähnlich dem des durch uic Kupplung gemäS F i g. 3 erzeugter. Strahles besitzt.In order to achieve a better match between the laser and the fiber, a more carefully worked out one Lens system necessary. Such a system is shown schematically in FIGS. 7a and 7b shown. This The lens system is mounted in the laser part of the coupling and includes a first cylindrical lens 230 and a second Cylinder lens 231, the axis of which is arranged at right angles to the axis of the cylinder lens 230. This system generates a circular, parallel light beam or a bundle of light beams. The lens 230 is short Focal length and large numerical aperture to adjust the large beam angle of the laser and the lens 231 has a large focal length and numerical aperture to accommodate the small radiation angle of the laser adapt. The focal lengths are chosen so that the circular beam has a diameter similar to that of the through uic coupling according to FIG. 3 generated. Owns ray.

Die Linse im Faserteil der Kupplung sollte eine solche Brennweite besitzen, daß deren wirksame numerische Apertur die der Faser anpaßt für eine Monomode-Faser. The lens in the fiber part of the coupling should have such a focal length that its effective numerical Aperture that adapts to the fiber for a single mode fiber.

Wenn die Faser eine Multimode-Faser ist, kann die Brennweite der Linse erhöht werden, um einen Spielraum für die Lage des Lasers und/oder der Faser vorzugeben.If the fiber is a multimode fiber, the focal length of the lens can be increased by one Provide scope for the position of the laser and / or the fiber.

Die Zylinderlinsen 230, 231 sollten gemeinsamen Brennpunkt besitzen und sollten gegenüber dem Laser genau ausgerichtet sein. Die Oberflächen dieser Linsen, insbesondere derjenigen mit großer Apertur, müssen nichtzirkular sein zur Korrektur der sphärischen Aperation.The cylindrical lenses 230, 231 should have a common focal point and should face the laser be precisely aligned. The surfaces of these lenses, especially those with a large aperture, must be non-circular to correct the spherical aperation.

Ein dem F i g. 7 gleichwertiges Linsensystem ist eines, bei dem Licht vom Laser mit einer normalen Linse parallel geführt wird, die asphärisch sein kann, und dann behandelt wird, um den parallelen Strahl elliptischen Querschnitts kreisförmig zu machen. Ein Galilei-Teleskop-System ist in den F i g. 8a und 8b dargestellt Es •weist eine normale Linse 250, eine Zylinderlinse 251 kurzer Brennweite und eine positiv zylindrische Linse 252 auf. Mit dieser Anordnung können die engen Abmessungen des Laserstrahls vergrößert werden durch das Verhältnis der Brennweiten der Linsen 251 und 252, so daß diese gleich seiner Breitenabmessung ist. Die Brennweite der positiven Zylinderlinse 252 muß gleich der der Normallinse 250 sein, um korrekte Anpassung in die Faser mit einer einzigen Linse im Faserteil der Kupplung zu erreichen.A f i g. 7 equivalent lens system is one that uses light from the laser with a normal lens is guided in parallel, which can be aspherical, and then treated to make the parallel beam elliptical Make cross section circular. A Galileo telescope system is shown in FIGS. 8a and 8b illustrated it • has a normal lens 250, a short focal length cylindrical lens 251, and a positive cylindrical lens 252 on. With this arrangement, the narrow size of the laser beam can be enlarged by the ratio of the focal lengths of lenses 251 and 252 so that it is equal to its width dimension. The focal length of the positive cylindrical lens 252 must be the same as that of the normal lens 250 in order to be correct Achieve adaptation into the fiber with a single lens in the fiber part of the coupling.

Es ist zu bea&hten, daß das Teleskop als eine Einheit aufgebaut werden kann, um die Anzahl der Luft-Glas-Trennflächen zu verringern. Dadurch ist nurmehr eine Einheit mit dem Laser auszurichten,It is to be noted that the telescope is used as a unit can be constructed to reduce the number of air-glass interfaces. As a result, there is only one Align the unit with the laser,

Ein zweites Beispiel dieses möglichen Linsensystems ist in F i g. 9 dargestellt. Es verwendet ein Prisma 260, das in einem parallelen Lichtstrahlenbündel bzw. einem parallelen Lichtstrahl angeordnet ist, das bzw. der durch eine Linse 261 erzeugt wird. Der Strahl kann in einer Richtung gedehnt werden, wobei die Dehnung durch den Einfallswinkel des Strahls auf das Prisma 260 bestimmt ist. Eine Folge von Prismen kann das Einzelprisma 260 ersetzen. Durch geeigneten Aufbau der Kupplung kann eine Vorrichtung zur veränderlichen Strahl-Dehnung vorgesehen werden.A second example of this possible lens system is shown in FIG. 9 shown. It uses a prism 260, which is arranged in a parallel bundle of light rays or a parallel light beam passing through a lens 261 is created. The beam can be stretched in one direction, the stretching being through the angle of incidence of the beam on the prism 260 is determined. A series of prisms can do that Replace single prism 260. With a suitable construction of the coupling, a device can be changed Beam expansion can be provided.

Es ist auch zu beachten, daß eine Kupplung hohen Wirkungsgrades aufbaubar ist, die eine einzige Linse im Lasertpil der Kupplung und einen Konus im Faserteil besitzt. Eine derartige Kupplung ist schematisch in Fig. 10 dargestellt. Eine Linse 270 erzeugt einen Lichtstrahl mit einer Hauptachse A und einer Nebenachse B und zugeordneten Divergenzen α und ß. Für einen Monomode-Laser gilt A sin a= B sin ß. Der breiteste Teil des Strahls tritt an der größeren Endfläche eines Konus 271 mit einem Durchmesser A ein und tritt vom Konus 271 an der kleineren Endfläche mit einem Durchmesser A' und einer Divergenz λ¹ aus. Daher gilt A' sin «' = A sin α.It should also be noted that a high efficiency coupling can be built which has a single lens in the laser tip of the coupling and a cone in the fiber part. Such a coupling is shown schematically in FIG. A lens 270 generates a light beam with a major axis A and a minor axis B and associated divergences α and β. For a single mode laser, A sin a = B sin ß applies. The widest part of the beam enters at the larger end face of a cone 271 with a diameter A and exits from the cone 271 at the smaller end face with a diameter A ' and a divergence λ ¹ . Therefore A ' sin «' = A sin α.

Ähnlich tritt die schmale Abmessung des Strahls in den Konus mit einem Durchmesser B ein und tritt mit einer Divergenz /?' aus derart, daß gilt Λ¹ sin j5' = B sin ß. Das heißt, das cc¹=/?¹ und daß, vorausgesetzt, daß der Konus klein genug ausgeführt werden kann für eine Monomode-Abmessung, dieser direkt an eine Monomode-Faser anfügbar ist. Das Einführen in eine größere Faser von einem Multimode-Faser ist ebenso möglich.Similarly, the narrow dimension of the beam enters the cone with a diameter B and enters with a divergence /? ' from such that Λ ¹ sin j5 '= B sin ß. That is, the cc ¹ = /? ¹ and that, provided that the cone can be made small enough for a single mode dimension, it can be attached directly to a single mode fiber. The introduction of a multimode fiber into a larger fiber is also possible.

Die Verwendung eines Konus ist zweckmäßiger als zylindrische Linsen oder Prismen. Keine Ausrichtung des Lasers ist erforderlich, jedoch kann die Symmetrie und die Geradheit des Konus kritisch sein.Using a cone is more convenient than cylindrical lenses or prisms. No alignment of the laser is required, however the symmetry and straightness of the cone can be critical.

Ein Linsen 273, 274 verwendendes zweistufiges System (vgl. Fig. 10) kann zweckmäßiger sein. In diesem Fall kann ein kürzerer Konus zur Erzeugung eines symmetrischen Strahls verwendet werden, der dann auf die Faser fokussiert wird. Die Kupplung kann sowohl bei X als auch bei Yin F i g. 10 trennbar sein.A two-stage system (see FIG. 10) using lenses 273, 274 may be more appropriate. In this case a shorter cone can be used to create a symmetrical beam which is then focused onto the fiber. The coupling can be used both at X and at Y in FIG. 10 be separable.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. End or tie for dielectric optical waveguide with a cylindrical housing for holding a are provided with a central bore for receiving the optical fiber end serving cylinder piece, and, arranged at a predetermined distance from the cylinder piece lens whose optical _properties) is selected so ₀ that its focal point comes to lie in the area of the end face of the optical waveguide, characterized in that the cylindrical housing (10) is provided with a shoulder (15) towards the inside, which acts as a stop for the with the help of a locking ring (20) and a collar ( 21) fixable lens (22) is provided, further that on the rear end of the cylindrical housing (14) from the outside a tubular extension (38) fixed by means of a clamping ring (39) of a clamping element (25) encased by means of an end cap (24) is slidable, which is the holder of a tubular member (42) and a capillary tube inserted therein (41 ) existing cylinder piece and that the cylindrical housing (14) in the T ₅ front area has a circumferential shoulder (16) on which a connection with a correspondingly designed counterpart Gev / indering (48) with an internal thread comes to the stop.

2. End od ^ r connector according to claim 1. characterized in that the end cap (24) has an inwardly protruding towards the front Circumferential lip (32) is understood. soft on a frustoconical section, 37) of the clamping element (25) comes to rest, and that the end cap (24) backwards with one a central bore provided pipe section (29), within which the rear The end of the capillary tube (41) comes to rest.

3. F.nd- or connector according to claim I or 2. characterized in that the clamping element ment (25) an inwardly protruding Rmgabschnitt (34) which acts as a stop for the tubular member (42) provided with an annular flange (44) serves, and that a screw (45) is also provided. with which an attachment of the The annular flange (44) of the tubular member (42) on the tubular section (34) of the clamping element (25) takes place.

4. F ^r .nd- or connector according to one of the address 1 to 3, characterized in that the cylindrical housing (10) is provided towards the front with a tubular Fnd.ibschnitt (12). on which the groove of a corresponding countersink (51), an external thread (55) having an inner section (50) of a (counterpart) can be pushed

> Finding or connecting piece according to claim 4, characterized in that. that the two connecting pieces with the exception of the region of the threaded ring ¹ '(18) and the anßengc ".: ndes (S5) are designed essentially identically, but the cylindrical housing (11) of the counterpart with an outwardly protruding flange (56 ) is provided with peripherally arranged bores (57) which is used for fastening to a stationary housing part (FIG. 1).

6. end or connecting piece according to claim 4, characterized in that on the rear End section (162) of the cylindrical housing (11) of the counterpart of the with the help of a clamping ring (192) fixable ring attachment (190) of an end housing (185) can be pushed, which with the interposition a circuit board (200) and an insert (201) of the holder of a light emitting diode (202) uder Photodiode is used (Fig. 3).

7. end or connecting piece according to claim 6, characterized in that the Rückvärtige End section (1S2) of the cylindrical housing (11) is provided with two threaded bores into which Corresponding screws (198) are screwed in through the holes of an inwardly protruding Ring flange (1%) Jes end housing (185) are guided.

8. end or connecting piece according to claim 6 or 7, characterized in that in addition inside the cylindrical housing ill) of the counterpart one by a screw (172) fixable holder (173) can be used, which is arranged at an angle of 45 ° semi-reflective Glass plate (174) carries, and that the wall of the cylindrical housing (11) in the Area of the semi-reflective glass pane (174) has a bore (165) into which the Neck section (168) of a cylinder housing (169) serving to accommodate a photodiode (170) can be used.

9. End or connecting piece according to one of the preceding claims, characterized in that that the lenses (22, 60, 122, 179) arranged within the two pieces to be connected aspherical plastic lenses are.

10. End or connecting piece according to one of the preceding claims, characterized in that an optically transparent cone (107, 271) can be used within one of the two pieces to be connected instead of a lens, the numerical aperture (NA) of which is greater than that of the optical waveguide de ^r (208) is (Fig. 5.10).

11. End or connecting piece according to one of the Claims 4 to 10, characterized in that the cylindrical housing (11) of the counterpart instead a light-emitting diode (202) is used to hold a laser (220), in which case the aperture of the lenses (222, 22?) provided within the pieces to be connected are very high and in the range of 0.5 is chosen.

12. Fnd odei connector according to claim 11, characterized in that the lens provided in the area of the laser consists of two by 90
cylinder lenses (230, 231) twisted to one another, which are arranged at a certain distance from one another, but the focal lines are in one plane (F 1 g. 7).

13. Fnd or connector according to claim II. Characterized in that in the area of Lasers a spherical lens (250). a negative cylindrical lens (251) short focal length and a positive cylindrical lens (252) are arranged, wherein the focal length of the latter lens (252) is equal to that of the spherical lens (250), while the ratio of the focal lengths of the two cylinder lenses (251, 252) corresponding to the desired Laser beam magnification is selected (Fig. 8).

14. end or connector according to claim 11, characterized in that following the Laser and the corresponding lens (261) inside

of the beam path ^ em prism (2 & G) is arranged, which serves to expand the beam (FIG. 9).

The present invention relates to an end or Connector for dielectric optical waveguides according to the preamble of claim 1.

It is already known (see US-PS 38 61 781) to connect two optical waveguides in that the ends of the two pieces of optical waveguides within a coupling piece in direct contact with one another to be brought. However, since optical waveguides have a very small diameter, there are with such a connection of optical waveguides, considerable transmission losses caused by undesired Reflections and scattering at the end faces of the optical waveguides in question are caused.

It is therefore already known (see US-PS 35 08 807) to connect optical fibers in that in the area of the ends of the optical waveguides to be connected at a certain distance lenses a-.arranged , the focal length of these lenses is chosen so that the focal point in the plane of the end faces of the Optical fiber arrives to lie

Building on this last-mentioned prior art, the object of the present invention is to provide a To create end or connecting piece for dielectric optical waveguides, which at a very simple The end of the respective optical waveguide and the associated lens can be adjusted very quickly Connection with a correspondingly designed other end or connecting piece permitted

According to the invention, this is achieved by providing those listed in the characterizing part of claim 1 Features achieved.

Advantageous further developments of the invention result from the subclaims.

The invention is explained in more detail with the aid of the exemplary embodiments shown in the drawing. It shows

F i g. 1 in section a first exemplary embodiment of a clutch according to the invention;

F i g. 2 in plan view of the coupling according to FIG. 1;

3 shows, in section, a second exemplary embodiment of a coupling according to the invention.

F i g. 4 shows a schematic representation of the coupling according to FIG. 3;

Fig. 5 is a schematic representation of a third embodiment of the invention;

F i g. 6 is a schematic representation of a coupling between a laser and an optical fiber;

7a, b show a schematic representation of a lens system for a laser sending device Coupling;

F i g. 8a, b a schematic representation of another lens system for one using a laser Coupling;

Fig.9 is a schematic representation of another Focusing device for one using a laser Coupling;

F i g. 10 a Schermitic representation of another Formation of a coupling between a laser and an optical fiber.

The F i g. 1 inid 2 of the drawing show a removable coupling between two optical fibers. According to Figs. 1 ufd ώ the clutch has a first an essentially tubular housing part 10 and a second essentially tubular housing part 11. The first housing part 10 has a first pipe section 12 and a second pipe section 14 which extends extends coaxially to the first pipe section 12. The second pipe section 14 has a smaller inner diameter than the first pipe section 12, with a shoulder 15 at the transition point between the two Pipe sections 12 and 14 is formed. The outer circumference of the first pipe section 12 has a Circumferential shoulder 16, the circumference at a point substantially in the middle of the longitudinal extent is formed wherein the peripheral shoulder 16 forms a stop for a threaded ring 18, which for Coupling the two housing parts 10, 11 together is used.

A locking ring 20 is held in the interior of the first pipe section 12 at an axial point of paragraph 16 corresponds to the locking ring 20 acts as a stop for a collar 21 and an aspherical Lens 22 which is secured between collar 21 and shoulder 15. The lens 22 is coaxial. . in the housing part 10 attached.

The second pipe section is connected to an end cap 24 by means of an annular one Clamping device 25. The final cap 24 includes a tubular portion 26 having an end wall 28 at the end furthest from the second pipe section 14. The end wall 28 has a first and a second pipe part 29,30, which project coaxially from the end wall 28 to the outside. The open end 31 de? Pipe part 26 is arranged adjacent to the end of the second pipe section 14 The wall at the open end of the pipe part 26 is thickened to form a circumferential lip 32 on the inner circumference or inner edge.

The annular clamping device 25 has an annular part 34 which is coaxial in the tubular part 26 of the end cap 24 is attached so that a tight fit with the inner wall of the end cap 24 is formed. A Pipe part 36 extends from ring part 34 to Ei.dwand 28. A truncated cone part 37 extends from the other side of the ring part 34 to the second pipe section 14 and a pipe part 38 extends coaxially from the Truncated cone part 37 around the outer circumference of the second pipe section 14. A clamping ring 39 with screw bias extends around the pipe part 38 to clamp it firmly to the second pipe section 14 or to press.

A glass capillary tube 41 is fastened coaxially to the end cap 24 in such a way that one end section is arranged within the tube part 29 of the end cap 24. The capillary tube 01 extends from the tubular member 29 in a tubular member 42 which is coaxially in the tube part 29 et angeord ^n. The tubular member 42 has an annular flange 44 which rests around the annular part 34 and is secured to it by means of a screw 45. A glass fiber 46 i «-t secured in the capillary tube 41 in the usual manner in such a way that the end face 48 of the glass fiber 46 is flush with the end face of the capillary tube 41. The glass fiber 46 extends through the tube 29, 30 of the end cap 34 to the outside. The end face 48 of the fiber 46 is located at the focal point of the lens 22.

The second housing part Ii is similar to the first Housing part 10. The second housing part 11 has einelf first pipe section 50 with a countersink 51 into which an end part of the first? Pipe section 12 of the first Housing part 10 engages so that the two Gehäüsetei-Ie are substantially coaxial, and a second pipe ab ^