DE2931530A1 - Anordnung zur auskopplung von licht aus einer lichtleitfaser-uebertragungsstrecke - Google Patents

Description

M.Chown-35

Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke, bestehend aus einer Fokussiereinrichtung und einem um etwa 45 gegen die optische Achse geneigten teildurchlässigen Spiegel, die im Lichtweg angeordnet sind, wobei das ausgekoppelte Licht auf einer Seite des Lichtwegs im Bereich des Spiegels in zum Lichtweg senkrechter Richtung abnehmbar ist.

Eine solche Anordnung ist bekannt aus: Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte, Band 5 (1976) Nr.1, insbesondere aus Bild 6 auf Seite 51.

Diese Anordnung erfordert einen beträchtlichen Justieraufwand. Man benötigt solche Anordnungen in Lichtleitfaser-Nachrichtenübertragungssystemen, um einen Teil des sich in der Faser ausbreitenden Lichts an verschiedenen Stellen abzuzweigen. Ein Beispiel, bei dem eine solche Abzweigung oder Auskopplung notwendig ist, ist ein Nachrichtenübertragungssystem in Form eines geschlossenen Rings, bei dem in jeder der Stationen des Systems eine Auskopplung notwendig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Nachrichtenübertragungsstrecke anzugeben. Die Aufgabe wird mit den

030009/0729

M.Chown-35

im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.2 ein Faser-Teilstück, das bei der Herstellung der Anordnung nach Fig.1 benötigt wird,

Fig.3 eine nützliche Verbesserung der Anordnung nach Fig.1, und

Fig.4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Bei der in Fig.1 gezeigten Anordnung wird eine Eingangs- Lichtleitfaser 1 oder eine Lichtquelle, beispielsweise eine lichtemittierende Diode oder ein Laser über ein Faser·tück 3 mit einem radialen Gradientenprofil des Brechungsindex an eine Ausgangs-Lichtleitfaser 2 angekoppelt. Dabei hat das Faserstück 3 eine Länge, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge des übertragenen Lichte let. Auf halbem Weg entlang des Faserstücks 3 ist ein teildurchlässiger Spiegel 4 angeordnet, der wie gezeigt, um etwa 45° gegen die Achse des Faserstücks geneigt ist.

Das Licht, das von der Eingangs-Lichtleitfaser oder der Lichtquelle das Faserstück 3 erreicht, wird von dem Faserstück 3, das sich wie eine Linse verhält, für die

030009/0729

M.Chown-35

weitere Datenübertragung über die Ausgangs-Lichtleitfaser 2 fokussiert. Durch eine teilweise Reflexion im Bereich des parallel gerichteten und ausgeweiteten Lichtbündels an dem teildurchlässigen Spiegel 4 wird ein vorbestimmter Teil des Lichtbündels auf einen mit 5 bezeichneten Lichtempfänger ausgekoppelt. Der Anteil des derart reflektierten Lichts wird durch das Reflexionsvermögen und die Beschaffenheit der reflektierenden Oberfläche, die den Spiegel bildet, bestimmt.

Der Empfänger ist entweder eine großflächige Fotodiode oder eine Sammellinse, die das umgelenkte Licht auf eine kleinflächige Fotodiode oder eine Ausgangs-Lichtleitfaser fokussiert. Um die Anordnung relativ einfach aufzubauen, wird vorzugsweise eine großflächige Fotodiode verwendet.

Die Anordnung zur Auskopplung des Lichts kann aus einem Faserstück mit einem radialen Gradientenprofil des Brechungsindex, in anderen Worten aus einem Stück Gradientenfaser, hergestellt werden. Dazu wird eine sogenannte "Riesenfaser" mit 1 mm Durchmesser aus einer Vorform gezogen, die durch eine chemische Abscheidung aus der Dampfphase hergestellt ist. Mit dieser Riesehfaser wird die in Fig.2 gezeigte Form hergestellt. D.h.·: es werden zwei Faser-Teilstücke hergestellt, von denen jedes eine Endfläche aufweist, die senkrecht auf der Achse steht und eine Endfläche, die um 45° dagegen geneigt ist (Fig.2). Die abgeschrägten Endflächen werden dann mit geeignetem teildurchlässigem optischem Schichtmaterial versehen und zusammengefügt, so daß das in Fig.1 gezeigte zylinderförmige Faserstück entsteht, das aus zwei Teilstücken zusammgengesetzt ist.

030009/0729

M.Chown-35

Um die optische Kopplung vom Spiegel zum Empfänger zu verbessern, kann an der Seite des Faserstücks, an der das Licht austritt, eine Abflachung angeschliffen werden, die in Fig.3 mit 10 bezeichnet ist.

Die Ausrichtung des beschriebenen Faserstücks mit Gradientenprofil in einem Rohr mit einer Präzisionsbohrung oder ein anderes Führungsteil zur Ausrichtung ermöglicht die Ankopplung von Lichtleitfaserenden, die in normalen Faserendhülsen mittels ührensteinen befestigt sind, an das Faserstück. Die Fig.4 zeigt ein solches Präzisionsrohr 12, in dem ein Faserstück mit radialem Gradientenprofil und zwei Faserendhülsen und 15, in denen jeweils eine Lichtleitfaser endet, nach Art eines Paßsitzes angeordnet sind.

Eine andere Anordnung ist in Fig.5 gezeigt, bei der die Zentrierung dadurch bewirkt.ist, daß ein Rohr unter Wärmeeinwirkung auf zwei schräg angeschliffene und zusammengefügte Faserenden kollabiert ist. Somit entsteht eine Art SpIeißverbindung zweier Lichtleitfasern, wobei die Zentrierung auf der Symmetrie des Kollabierungsprozesses beruht.

Die hier beschriebene Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke hat die folgenden Vorteile:

a) Die Anordnung ist einfach, insbesondere wenn eine großflächige Fotodiode, d.h. eine mit einer Quadratseite von 1 mm verwendet wird. Die Anordnung ist relativ einfach herzustellen und ist dann besonders einfach zu installieren, wenn das auszukoppelnde Licht direkt auf einen Detektor fallen kann.

930009Λ0729

M.Chown-35

b) Die Anordnung ist prinzipiell wirksamer als Y-förmige Wellenleiter-Verbindungen oder ähnliche Verzweigungsanordnungen, wenn die Detektorfläche ohne einen erheblichen Nachteil relativ groß gemacht werden kann, ebenso in Fällen, wo die Lichtleitfasern von unbekannter Größe sind, d.h. die Anordnung ist nicht speziell für eine besondere Faser ausgelegt.

c) Es lassen sich günstige EinfügungsVerluste erreichen, was bei ringförmigen Systemen notwendig ist, wo ein Signal aufgrund von Verlusten vieler hintereinanderliegender Auskopplungsanordnungen in seiner Qualität beeinträchtigt werden kann.

d) Die Auskopplungsanordnung kann gleichmäßig Energie aus allen Moden auskoppeln, d.h. sie braucht nicht modenabhängig zu sein.

Eine Abänderung der beschriebenen Anordnung könnte darin bestehen, daß ein Spiegel vorgesehen ist, der über einen Teil seiner Fläche vollständig reflektiert und nicht über den restlichen Teil seiner Fläche. Dadurch würden Bereiche von AusfallswinkeIn für die Weiterleitung de» Lichts und andere Bereiche von Ausfallswinkeln für die Auskopplung und Auswertung von Licht ausgewählt werden»

In den hier beschriebenen Anordnungen ist das Faserstück mit dem radialen Gradientenprofil dee Brechi«ig*index nur so lang wie eine halbe Wellenlänge des tu übertragenden Lichts, jedoch kann seine Länge gleich einem ganzzahligen Vielfachen sein, soweit der Spiegel um ein ganzzahliges Vielfaches einer viertel Wellenlänge vom einen Ende entfernt ist.

030009/0729

Leer seife

Claims (5)

Patentanwalt Dipl.-PIiys.Leo Thul Kurze Str.8 7 Stuttgart 3O M.Chosm-35 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YOSK Patentansprüche

1. Anordnung zur Auskopplung von Licht aus einer Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke, bestehend aus einer Fokussiereinrichtung und einem um etwa 45 gegen die optische Achse geneigten teildurchlässigen Spiegel, die im Lichtweg angeordnet sind, wobei das ausgekoppelte Licht auf einer Seite des Lichtwegs im Bereich des Spiegels in zum Lichtweg senkrechter Richtung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung ein Faserstück (3) mit einem radialen Gradientenprofil des Brechungsindex ist, das im Lichtweg angeordnet ist und den teildurchlässigen Spiegel (4) enthält, daß die Länge des Faserstückes (3) gleich einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge des zu übertragenden Lichts ist, daß am einen Ende des Faserstücks (3) eine Eingangs-Lichtleitfaser (1) oder eine Lichtquelle und am anderen Ende eine Ausgangs-Lichtleitfaser ankoppelbar ist, und daß der teildurchlässige Spiegel in einem Abstand von einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen der Viertelwellenlänge zur Eingangs-Lichtleitfaser (1) oder Lichtquelle angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der teildurchlässige Spiegel (4) durch zwei im Winkel von etwa 45 angeschliffene aneinandergrenzenden Endflächen

Kg/Sch
19.07.1979

."■'■' - - - 030009/0729. -.

M.Chown-35 ....-_

zweier Faser-Teilstücke (Fig.2) gebildet ist, aus denen das Faserstück (Fig.3) in Längsrichtung zusammengesetzt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2 oder 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstück (Fig.3) in dem Bereich seiner Außenfläche, in dem das am Spiegel (4) reflektierte Licht aus dem Faserstück austritt, eine Abflachung (10, Fig.3) aufweist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstück (13) in einer präzisen Bohrung eines transparenten Rohrs nach'Art eines Paßsitzes angeordnet ist, in dessen beide Enden jeweils eine Endhülse (14, 15) einer Lichtleitfaser hineinragt.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserstück aus zwei schräg angeschliffenen und zusammengefügten Faserenden besteht und in einem Rohr (17) aus transparentem Material, das auf das Faserstück kollabiert ist, nach Art eines Preßsitzes zentral angeordnet ist (Fig.5)·

030009/0729