DE2905916A1

DE2905916A1 - Faseroptische uebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2905916A1
Application number: DE19792905916
Authority: DE
Inventors: Malcolm Hellyer Hodge
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1979-08-23
Also published as: FR2417789B1; GB2015190B; CA1126554A; GB2015190A; FR2417789A1; JPS54139566A; BR7900962A; US4212512A

Description

TRW INC« <

10880 Wilshire Boulevard, Los Angeles, Kalifornien 90024, V.St.A,

Faseroptische Übertragungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine faseroptische Übertragungs~ vorrichtung, wie sie insbesondere sum Abgreifen eines Teils eines Signals oder zum Einleiten eines Signals in eine faseroptische Übertragungsleitung verwendet werden kann»

In jüngster Zeit sind aus der Literatur verschiedene Methoden zum Abzweigen eines Teils eines Lichtsignals oder zum Einsetzen eines Lichtsignals in eine faseroptische Übertragungsleitung bekannt geworden« In diesem Zusammenhang sollte darauf hinge- · wiesen werden, daß in der folgenden Beschreibung der Ausdruck Licht ganz allgemein für ultraviolette, sichtbare und infrarote Bereiche des elektromagnetischen Spectrums verwendet wird»

Zu den verschiedenen Methoden zum Abzweigen oder Einführen von Lichtsignalen in faseroptische Übertragungssysteme gehören nach dem Stande der Technik die folgendens

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In Systemen mit kunststoffummantelten optischen Fasern wird ein Teil der Ummantelung entfernt und der freigelegte Teil mit einem ebenfalls von Ummantelung freien Abschnitt einer anderen Faser in Kontakt gebracht. Diese Methode wurde von Bell Telephone Laboratories verwendet. Bei einer anderen Methode werden zwei Fasern mit dem Ende einer Einzelfaser zur Bildung eines allgemein Y-förmigen Kopplers verschweißt. Diese Methode ist in einem Artikel mit der Bezeichnung "Optical Fiber Wave Splitting Coupler" in Band 15 Nr. 9 Applied Optics·' (September 1976), Seite 2031 von Fujita, Suzaki und Tachibana beschrieben. Bei einer wiederum anderen Methode wird ein Koppler mit vier Linsen und einem Kopplungsprisma verwendet, an das die Fasern angeschlossen werden. Die Linsen beleuchten das Prisma, welches Licht aus zugehörigen Eintrittsfasern aufnimmt und Teile des Lichts über jede seiner Austrittsflächen zu zugeordneten Austrittsfasern überträgt. Diese Methode wurde von Y. Ueno und N. Oogi in dem Artikel "THE 2", Conference on Laser and Electro Optical Systems vom Mai 1976 (San Diego, Kalifornien) beschrieben. Eine weitere Methode zum Abzweigen einer optischen Faser bedient sich zum Abgreifen einer optischen Faser, die in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, welche einen höheren Brechungsindex als der Kern hat, so daß einige Strahlen den internen Reflexionswinkel an der Kern-Mantel-Grenzfläche überschreiten und in eine Hilfs— oder Abzweigfaser eintreten. Diese Methode ist in einem Artikel mit der Bezeichnung "Angle Selection Fiber Coupler" von M. K. Barnodei und R. J. Morrison in Applied Optics, Band 15,. Nr. 1, Januar 1976, Seite 253 beschrieben. Bei einer anderen Technik wird von einer Bandanordnung optischer Fasern ein Teil der Umhüllung abgelöst und eine verjüngte Glastafel an die von der Umhüllung befreiten Teile angesetzt. Diese Methode ist in einem Artikel mit der Bezeichnung "Distributive T Couplers" in Applied Physics Letters, Band 28, Nr. 7, 1. April 1976, Seite 396 von D. H. McMahon und R. L. Gravel beschrieben.

Andere Veröffentlichungen im einschlägigen Stande der Technik

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sind ein Artikel "Coupling From Multi-Mode To Single-Mode Linear Wave Guide Using Horn-Shaped Structures" von Robert K. Winn und J. H. Harries in IEEE Transactions On Microwave Theory And Techniques, Band MTT-23 Nr. 1, Januar 1975, Seite 92 sowie ein Artikel mit dem Titel "Concentrated-Type Directional Coupler For Optical Fibers" von Yoshihiro Suzuki und Hiroshi Kashiwagi in Applied Optics, Band 15, Nr. 9, Januar 1976, Seite 2032. Die Siemens GmbH hat einen optischen Verteiler unter Verwendung einer lichtempfindlichen Kunststoffolie mit einem der Faser entsprechenden Durchmesser zur Bildung einer Verzweigungsstruktur beschrieben. Die Verzweigungsstruktur bedingt, daß die beiden Enden einer geschnittenen Faser etwas gegeneinander versetzt zusammengestellt werden. Die an der Grenzfläche austretende Lichtkomponente tritt in den Verteiler ein und wird entlang einer Kurve zu einer Verzweigungsfaser geführt. Diese Methode ist in Electro-Optical Systems Design, September 1977, Seite 14 beschrieben.

In der US-PS 3 882 217 ist ferner ein optisches Nachrichtensystem zum Verbinden mehrerer entfernt gesteuerter Stationen bekannt, bei dem ein zwischen optischen Wellenleiterbündeln eingesetzter Licht-Mischkoppler verwendet wird. Dieser Koppler hat die Form eines transparenten Stabes.

Aus der US-PS 3 912 364 ist ein Mischer für optische Mehrfaser-Wellenleiterbündel bekannt. Dieser Mischer weist ein hohles Bauteil auf, in das die Endabschnitte von zwei optischen Mehrfaser-Wellenleiter-Eingangsbündeln eingesetzt sind. Die Endabschnitte der beiden Bündel sind in einer Hülse derart angeordnet, daß ihre Stirnflächen koplanar und ihre Längsachsen parallel verlaufen. Das Ende eines optischen Mehrfaser-Wellenleiter—Ausgangsbündels ist in einer im hohlen Bauteil befindlichen Hülse derart angeordnet, daß die Endfläche den Endflächen der beiden Eingangsbündel gegenüberliegt. Eine Brechungslinse ist im hohlen Bauteil zwischen den einander gegenüberliegenden Bündelenden angeordnet und bricht das von einem der beiden

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Eingangsbündel kommende Licht derart, daß die Stirnfläche des Ausgangsbündels gleichmäßig beleuchtet wird.

Aus der US-PS 3 870 396 ist ferner ein Koppler zum Ableiten eines Teils eines Lichtsignals aus einer ersten optischen Faserübertragungsleitung bekannt, bei dem der Rest des Signals zu einer zweiten optischen Faserübertragungsleitung geleitet wird und das gesamte Eingangslichtsignal über eine dritte optische Faser aus einer Eingabevorrichtung, z. B. einem Lichtemitter zu einer zweiten Übertragungsleitung gekoppelt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel dieses Kopplers ist ein transparentes Blatt bzw. eine transparente Platte unter einem spitzen Winkel zur " Achse der ersten und zweiten optischen Faser und zwei rechteckige Prismen angeordnet. Ein Prisma und das transparente Blatt bzw. die transparente Platte bilden eine optische Grenzfläche, an der ein Teil des Lichtsignals aus der ersten optischen Faser zu der Ausgangsvorrichtung, z. B. einem Lichtdetektor, über eine vierte optische Faser reflektiert wird, während der Rest des Signals von den Komponenten gebrochen wird und durch einen konischen transparenten Stab zur ersten optischen Faserübertragungsleitung geführt wird. Das Licht aus der Eingabevorrichtung wird von einer dritten optischen Faser zum Koppler geleitet, wo es an der optischen Grenzfläche zwischen dem anderen Prisma und dem transparenten Blatt bzw. der transparenten Platte reflektiert wird, und das Licht läuft durch das Prisma in den konischen Stab und zur zweiten Übertragungsleitung.

In der US-PS 3 874 779 ist ein Koppler ähnlich demjenigen gemäß US-PS 3 870 396 beschrieben.

Ferner ist aus der US-PS 3 937 560 ein Koppler für eine faseroptische Übertragungsvorrichtung bekannt. Dieser Koppler weist eine einer ersten optischen Faser benachbarte erste Linse zum parallelen Einführen des Lichtsignals in ein Ende eines trans-

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parenten Blocks auf, der eine Reflexionsfläche unter einem 45 -Winkel zur Achse der ersten optischen Faser aufweist. Eine zweite Linse ist dem entgegengesetzten Ende des Blocks benachbart angeordnet und führt das Licht aus dem Block kollimiert in das Ende einer ausgerichteten zweiten optischen Faser ein. Die reflektierende Oberfläche zweigt den aus der ersten Linse austretenden Teil des Lichts aus dem Block ab und reflektiert auch ein Eingangssignal aus einer anderen optischen Faser in eine zweite Linse und von dort in die zweite, optische Faser.

Zwar sind alle zuvor beschriebenen Methoden und Vorrichtungen für die Kopplung eines Lichtsignals aus einer Faser in eine andere prinzipiell brauchbar, haben jedoch verschiedene Nachteile in Bezug auf den baulichen Aufwand, den Wirkungsgrad, die Kosten usw..

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer faseroptischen Übertragungsvorrichtung einen Verteilungskoppler zum Abzweigen eines Teilsignals und zum Einführen eines Signals in eine faseroptische Übertragungsleitung zur Verfugung zu stellen, der trotz besonders einfachen Aufbaus vergleichsweise nur sehr geringe Signalverluste hervorruft»

Bei einer faseroptischen Übertragungsvorrichtung mit wenigstens einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten optischen Faser wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Enden der ersten und zweiten "Fasern in gegenseitigem Abstand und koaxial ausgerichtet angeordnet sind und das Ende der dritten Faser seitlich neben dem Ende der zweiten Faser angeordnet ist, daß ein Licht zwischen der ersten Faser und den zweiten und dritten Fasern übertragender Licht-Verteilungskoppler zwischen der ersten Faser und den zweiten und dritten Fasern eingesetzt ist, daß eine erste Stirnfläche des Verteilungskopplers so eng an die Stirnfläche der ersten Faser angesetzt ist„ daß der Lichtverlust über die Grenzfläche zwischen den zusammenstoßen—

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den Stirnflächen der ersten Faser und des Verteilungskopplers nicht größer als 10 Dezibel ist, daß ferner eine zweite Stirnfläche des Verteilungskopplers so eng an die Stirnfläche der zweiten und dritten Fasern angesetzt ist, daß der Lichtverlust über die Grenzfläche zwischen den zusammenstoßenden Stirnflächen des Verteilungskopplers und den zweiten und dritten Fasern nicht größer als 10 Dezibel ist, und daß die Querschnittsfläche und Form des der ersten Stirnfläche zugeordneten Endes des Verteilungskopplers im wesentlichen gleich der gemeinsamen Querschnittsfläche und Form der benachbarten ersten und vierten Fasern und die Querschnittsfläche und Form des der zweiten Stirnfläche zugeordneten Endes des Verteilerkopplers im wesentlichen gleich der gemeinsamen Querschnittsfläche und Form der benachbarten zweiten und dritten Fasern sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

. Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf eine faser— · optische Übertragungsvorrichtung, bei der ein Licht-Verteilungskoppler in der erfindungsgemäßen Ausbildung zwischen zwei herkömmlichen optischen Faserpaaren eingesetzt ist;

Fig. 2 eine Explosionsansicht des Verteilungskopplers in einer zur Aufnahme optischer Fasern geeigneten faseroptischen Führungsanordnung;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht auf ein Ausführungsbeispiel des Licht-Verteilungskopplers;

Fig. 6 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen

gemäß Fig. 5 auf ein anderes Ausführungsbeispiel des Licht-Verteilungskopplers;

Fig. 7 eine Schnittansicht ähnlich derjenigen nach den Figuren 5 und 6 auf ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel des Licht-Verteilungskopplers ;

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Fig. 8 eine Schnittansicht ähnlich denjenigen gemäß Figuren 5 bis 7 auf ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel des Licht— verteilungs-Kopplers; und

Fig. 9 eine Schnittansicht auf eine abgewandelte Führung, in der ein Ausführungsbeispiel des Verteilungs-Kopplers nach der Erfindung gehalten ist.

In Fig 1 ist ein Licht-Verteilungskoppler als Ganzer mit bezeichnet. Dieser Koppler ist so ausgebildet und angeordnet, daß er ein Lichtsignal aus einer oder zwei optischen Eingangsfasern 22 oder 24 aufnimmt, das Lichtsignal teilt und auf zwei optische Ausgangsfasern 26 und 28 aufteilt, wobei er repräsentative Signale, wenn auch schwächere, in den Ausgangsfasern aufrechterhält.

Die Fasern 22, 24, 26 und 28 sind von herkömmlichem Aufbau und bestehen aus einem zentralen Glaskern 30 und einem diesen umgebenden Glasmantel 32 mit einem niedrigeren Brechungsindex als derjenige des Kerns, damit Li^htverluste ' entlang der Länge der Fasern verhindert werden können. Das Ende jeder Faser ist bei 34 rechtwinklig geschnitten bzw. gespalten.

Es in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, daß auch die optischen Fasern 26 oder 28 als Eingangsfasern für die beschriebene Übertragungsvorrichtung dienen können, wobei dann die Fasern 22 und 24 die Ausgangsfasern bilden. In jedem dieser beiden Fälle dient der Koppler zum Aufteilen und Verteilen eines Lichtsignals auf mehrere Fasern. Wie oben angegeben, ist der Koppler 20 auch dazu geeignet, Signale aus mehreren Eingangsfasern in eine einzige Ausgangsfaser einzuführen. Zu diesem Zweck können entsprechende Signale über die Eingangsfasern 22 und 24 in den Koppler 20 zur Einführung in eine Ausgangsfaser 26 oder 28 eingegeben werden, oder die Lichtsignale können über die Fasern 26 und 28 zur Einkopplung entweder in die Faser 22 oder die Faser 24 eingegeben werden.

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Wie weiter unten genauer beschrieben ist, sind alle hier erläuterten Verteilungs-Koppler geometrisch an die Querschnitte der Eingangs- und Ausgangsfasern angepaßt. Dieses Merkmal gewährleistet, daß der Lichtverlust über die Grenzfläche zwischen Fasern und Koppler auf einem Minimum gehalten wird, und ermöglicht außerdem die Verbindung der Eingangs— und Ausgangs— fasern innerhalb einer Lichtführungsanordnung, wie sie beispielsweise in der DE-OS 28 00 392 beschrieben ist.

In Fig. 2 ist eine Führungsanordnung 36 gezeigt, die entsprechend der oben genannten Offenlegungsschrift ausgebildet und geeignet ist, den Koppler 20 und die vier Fasern 22 bis 28 unter Bildung von verlustarmen Grenzflächen ausgerichtet zu halten. Zu.diesem Zweck weist die Führungsanordnung 36 vier Glasstäbe 38, 40, 42 und 44 auf. Diese Stäbe sind als Stabbündel derart parallel zueinander angeordnet,, daß sie paarweise entlang von Peripheriestreifen in Kontakt stehen und unter Bildung eines zwickeiförmigen Kanals 46 (Fig. 4) miteinander' verbunden sind. Wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, hat der zwickeiförmige Kanal 46 einen konisch erweiterten Mundab— schnitt 48 an jedem Ende der Führungsanordnung 36. Der konisch erweiterte Mundabschnitt 48 erleichtert das Einführen des Kopplers 20 und der Fasern in den Kanal 46 zur Ausrichtung dieser Komponenten.

Wie aus Figuren 1 und 3 zu sehen ist, ist der Licht—Verteilungskoppler 20 ein längliches," wenigstens teilzylindrisches Bauteil, das vorzugsweise aus einem Glaskern mit einer herkömmlichen / Glasummantelung 49 aus Glas mit niedrigem Brechungsindex besteht, wobei die Ummantelung gleiche Dicke hat wie diejenigen der Fasern. Im folgenden wird der Begriff "zylindrisch." in weitestem Sinne gebraucht, nämlich für einen Festkörper, der durch zwei Ebenen und einen Teil einer geschlossenen Zylinderfläche begrenzt ist, wobei letztere von einer geraden Linie erzeugt wird, die sich unter ständigem Schneiden einer vorgegebenen ebenen

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Kurve (genannt die Leitlinie) bewegt und parallel zur Zentral— achse oder derjenigen festen Linie verläuft, welche die Ebene der Leitlinie schneidet. In bevorzugter Ausführung ist die Querschnittsfläche und Form des Kopplers 20 über dessen Länge konstant. Der Koppler weist zwei einander gegenüberliegende ebene Stirnflächen 50 und 52 auf, welche mit den Stirnflächen von Eingangs— bzw. Ausgangsfasern auf Stoß zusammengesetzt sind. Wie oben erwähnt, ist der Licht-Verteilungskoppler geometrisch der Querschnittsfläche der Eingangs— und Ausgangsfa— sern angepasst. Unter geometrischer Anpassung wird verstanden, daß die Querschnittsfläche jedes Endes 50 bzw. 52 des Kerns des Kopplers 20 im wesentlichen die gleiche Größe und Form wie die kombinierten Querschnittsflächen an den Enden der Kerne der anstoßenden Fasern ist.

Wenn der Licht-Verteilungskoppler 20 in der Führungsanordnung 38 angeordnet ist und mit einem Paar von Eingangsfasern 22 und 24 und einem Paar von Ausgangsfasern 26 und 28 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 in Stoßverbindung steht, werden über eine Eingangsfaser 22 oder 24 aufgenommene Lichtstrahlen auf beide Ausgangsfasern 26 und 28 verteilt. Da nur eine Eingangsfaser zur Signalübertragung gebraucht wird, dient die andere Eingangsfaser als Hilfsfaser derart, daß sie die signalführende Eingangsfaser in Stellung hält» Nimmt man an, daß die Faser 22 die signalführende Eingangsfaser ist, so treten die von dieser Faser übertragenen Lichtstrahlen 54 durch die Grenzfläche am Stirnende 34 und ^-den angrenzenden Teil der Stirnfläche 50 des Kopplers 20 aus der Faser aus. Die Lichtstrahlen werden im Inneren des Kopplers reflektiert und treten an dessen rückseitiger Stirnfläche 52 in die auf Stoß angesetzten Enden der Ausgangsfasern 26 und 28 ein. Da die Querschnittsfläche des Kopplers größer als diejenige der signalführenden Eingangsfaser und im wesentlichen gleich der gemeinsamen Querschnittsfläche der beiden Ausgangsfasern ist, werden die in die Eingangsfaser 22 eintretenden Lichtstrahlen 54„ welche nor-

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malerweise bei gleichem Querschnitt des Kopplers und der mit diesem ausgerichteten Ausgangsfaser nur zu dieser ausgerichteten Ausgangsfaser durchlaufen wurden, über den Querschnitt des Kopplers zu einer Austrittsstelle reflektiert, welche teilweise mit der Eingangsfaser ausgerichtet und teilweise gegenüber dieser seitlich versetzt angeordnet ist. Die in dem ausgerichteten Teilbereich aus dem Koppler austretenden Strahlen treten direkt in die ausgerichtete Ausgangsfaser 26 ein, während die aus dem Koppler an einer seitlich versetzten Stelle aus tretenden Strahlen direkt in der seitlich versetzten Ausgangsfaser 28 verfügbar sind.

Das.Verhältnis der von dem Koppler 20 auf die ausgerichtete Ausgangsfaser 26 und die seitlich versetzte Ausgangsfaser 28 verteilten !«xchtstrahlenanteile ist eine Funktion der Geometrie der Querschnittsfläche des Kopplers.

Der in Fig. 1 gezeigte Koppler besteht aus zwei Teilen, nämlich einem oberen Teil oder einer oberen Keule 56, der einerseits mit der Eingangsfaser 22 und andererseits mit der Ausgangsfa— ser 26 ausgerichtet ist, und einem unteren Teil oder einer unteren Keule 58, welche mit der versetzt angeordneten Ausgangsfaser 28 ausgerichtet ist. Der Querschnitt des oberen Teils ist von einer halbkreisförmigen Fläche 60 und zwei parallelen ebenen Flächen 62 und 64 begrenzt. Eine ebene Oberfläche verläuft tangential zum Ende der halbkreisförmigen Fläche 60, während die andere ebene Fläche tangential zum anderen Ende der halbkreisförmigen Fläche 60 angeordnet ist. Die untere Keule 58 ist von einer gegenüberliegenden halbkreisförmigen Fläche 66 begrenzt, deren Enden tangential in die beiden ebenen Flächen 60 und 62 übergehen. ^r

Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, ist die Breite der Grenzfläche 70 des Kopplers zwischen dessen oberen und unteren Teilen gleich dem Abstand zwischen den ebenen Flächen 62 und 64 und

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daher gleich dem Durchmesser des Kerns 30 jeder Faser.

Es ist zu erkennen, daß die in den oberen Teil 56 aus der Faser 22 eintretenden Lichtstrahlen im Koppler aufwärts und abwärts reflektiert werden und in angenähert gleichen Teilen durch die Stirnfläche 52 der oberen bzw. unteren Keulen 56 bzw. 58 austreten, wobei diese Flächen an die Stirnflächen der Ausgangsfasern 26 bzw. 28 anstoßen. Auf diese Weise wird das über die Eingangsfaser 22 zugeführte Licht durch den Koppler 20 gemäß Fig. 5 in gleichen Anteilen unter die optischen Fasern 26 und 28 aufgeteilt.

In Fig. 6 ist der Querschnitt eines Kopplers 100 von alternativer Ausbildung dargestellt. Der Koppler gemäß Fig. 6 ist so ausgebildet, daß er an die mit der Eingangsfaser 22 ausgerichtete Ausgangsfaser 26 einen größeren Lichtanteil als an die seitlich versetzt angeordnete Ausgangsfaser 28 abgibt. Zu diesem Zweck ist der in Fig. 6 dargestellte Koppler 100 als langgestrecktes zylindrisches Bauteil ausgebildet, das aus einer mit der Eingangsfaser 22 und der Ausgangsfaser 26 ausgerichteten oberen Keule 102 und einer mit der seitlich versetzt angeordneten Ausgangsfaser 28 ausgerichteten unteren Keule 104 besteht. Der Querschnitt der oberen Keule ist von einer wenigstens über 270 verlaufenden zylindrischen Fläche 106 begrenzt. Ein Ende der zylindrischen Fläche 106 geht in einen konkaven . Abschnitt 108 über, während das andere Ende der zylindrischen Fläche 106 in eine entgegengesetzte konkave Fläche 110 übergeht. Die untere Keule 104 wird von einer entsprechend ausgebildeten teilzylindrischen Fläche 112 begrenzt, deren Enden in die konkaven Abschnitte 108 und 110 übergehen. Der Durchmesser jeder Keule bzw. jedes Teils entspricht dem Durchmesser des Kerns der optischen Fasern 22 bis 28. Die Grenzfläche 114 zwischen den oberen und unteren Keulen bzw. Teilen ist durch den Abstand zwischen den konkaven Flächenabschnitten 108 und 110 bestimmt und daher kleiner als der Durchmesser der beiden

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Keulen. Daher tritt ein geringer Anteil der Lichtstrahlmenge aus der die Strahlen aufnehmenden oberen Keule in die untere Keule 104. Daher tritt auch ein größerer Anteil von Lichtstrahlen durch die Grenzfläche der oberen Keule aus dem Koppler 100 in die ausgerichtete optische Faser 26 ein als in die versetzt angeordnete Faser 28 durch deren Grenzfläche mit der unteren Keule 104.

In Fig. 7 ist ein wiederum abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Kopplers 200 dargestellt, der im wesentlichen die gleiche Form wie der Koppler 100 hat, mit der Ausnahme, daß die Grenzfläche 214 zwischen der oberen Keule 202 und der unteren Keule 204 kleiner als die Grenzfläche 114 des Kopplers loo ist. Es ist erkennbar, daß dieser Koppler 200 einen noch größeren Anteil der im Koppler zur Verfugung stehenden Lichtmenge zu der mit der Eingangsfaser ausgerichteten Ausgangsfaser koppelt im Vergleich zur seitlich versetzt angeordneten Ausgangsfaser 28.

Ähnlich dem Koppler 20 sind auch die Koppler 100 und 200 jeweils mit einem Mantel 49 versehen.

Ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel eines Kopplers 300 ist in Fig. 8 gezeigt. Der Koppler 300 weist drei Keulen 302, 304 und 306 auf, von denen jede ähnlich den Keulen 102 und 104 des Kopplers 100 ausgebildet ist. Der Koppler 300 ist zur Verwendung in Systemen geeignet, bei denen Licht aus einer oder zwei Eingangsfasern auf drei Ausgangsfasern oder umgekehrt verteilt werden soll.

In der deutschen Patentanmeldung P 28 42 012.4 der Anmelderin ist eine die Enden von optischen Fasern in Ausrichtung haltende Führung aus wenigstens drei Glasstäben von vorgegebener Länge angegeben, die Seite an Seite parallel zueinander zusammengestellt und entlang von streifen- oder linienförmigen

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Berührungsstellen miteinander verbunden sind. Diese Stäbe bilden einen in Längsrichtung verlaufenden, an den Enden offenen Kanal mit zwickeiförmigem Querschnitt, der einen gekrümmten Abschnitt aufweist. Diese Anordnung gewährleistet eine bessere Verbindung zwischen den zusammenstoßenden Fasern, da sie die zusammenstoßenden Fasern innerhalb der Führungsanordnung ge~ geneinander vorspannt.

In Fig. 9 ist eine aus vier Stäben bestehende Führung· 400 gezeigt, die entsprechend der oben genannten älteren Anmeldung P 28 42 012.4 gestaltet ist. In dieser Führung 400 ist ein Koppler 402 zwischen Fasern 22 bis 26 angeordnet. Der Koppler 402 ist prinzipiell wie oben beschrieben ausgebildet, weist jedoch anstelle der Ausbildung als geradliniges zylindrisches Element ähnlich den Kopplern 20, 100, 200 und 300, einen gekrümmten Abschnitt 404 auf, der zwischen den beiden äußeren Enden mit deren Stirnflächen 50 und 52 liegt. Der gekrümmte oder gebogene Abschnitt des Kopplers gewährleistet, daß dieser elastisch innerhalb der Führung 400 gehalten wird.

Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß das stoßartige feste Zusammenstellen der Stirnfläche der signalführenden optischen Faser am zugehörigen Ende des Kopplers zur Minimalisierung des Lichtverlustes über die dazwischen liegende Grenzfläche zwar bevorzugt, jedoch für die Erfindung nicht unbedingt notwendig ist. Vielmehr kann die Endfläche einer oder aller signalführenden optischen Fasern vom Koppler mit Abstand angeordnet sein, wobei der Koppler trotzdem die von ihm verlangte Licht-Verteilungsfunktion erfüllt, sofern die Stirnfläche der Faser so nahe an der Stirnfläche des Kopplers liegt, daß der Lichtverlust über die Grenzfläche nicht größer als zehn (10) Dezibel (db) beträgt.

Wenn auch die Verteilungskoppler nach der Erfindung aus einem beliebigen lichtübertragenden Material hergestellt werden kön-

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nen, ist Glas als Material besonders bevorzugt, und zwar wegen dessen Präzision, Einfachheit der Herstellung, Toleranz, hohen Inertheit und dem weiten zulässigen Temperaturbereich.

Die vorstehend beschriebenen Koppler können billig und einfach hergestellt und an nach Zahl und Ausbildung unterschiedliche Fasern geeignet angepasst werden. Ohne Schwierigkeiten läßt sich eine Anpassung an die Faser-Brechungsindizes erreichen. Da die beschriebenen Koppler an die aktiven Zonen der Ausgangsfasern angepaßt sind, ermöglichen die Koppler eine genaue Steuerung des Grades der Einstreuung bzw. Kreuzkopplung zwischen den Ausgangsfasern, und zwar durch einfache Wahl der Form des Kopplers. Die Steuerung der Einstreuung bzw. Kreuzkopplung zwischen den Ausgangsfasern ist unabhängig von der Länge des Kopplers, solange dieser wesentlich langer als der Aufnahmekonus der Eingangsfaser ist. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Koppler etwa 6,35 mm lang und dadurch wenigstens um 1,5 Größenordnungen größer als der Aufnahmekonus herkömmlicher optischer Fasern. Ein anderer wesentlicher Vorteil der geometrischen Anpassung der Kopplerfläche an die Fläche der Ausgangsfaser besteht darin, daß sich eine verlustarme Verbindung ergibt, wenn der Koppler zwischen den Eingangs- und Ausgangsfasern eingesetzt ist.

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Claims

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PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBE¹R · D 4300 E-SSEN 1 · AM RÜHRSTEIN 1 · TEL.: (02 01) 4126

Ansprüche

1« Faseroptische Übertragungsvorrichtung mit wenigstens einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten optischen Faser, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der ersten (22) und zweiten (26) Fasern im gegenseitigen Abstand und koaxial ausgerichtet angeordnet sind und das Ende der dritten Faser (28) seitlich neben dem Ende der zweiten Faser (26) angeordnet ist, daß ein Licht zwischen der ersten Faser (22) und den zweiten und dritten Fasern (26, 28) übertragender Licht-Verteilungskoppler (20; 100; 200; 300; 402) zwischen der ersten Faser (22) und den zweiten und dritten Fasern (26, 28) eingesetzt ist, daß ein erstes Ende (50) des Verteilungskopplers so eng an die Stirnfläche (34) der ersten Faser (22) angesetzt ist, daß der Lichtverlust über die Grenzfläche zwischen den benachbarten Stirnflächen (34, 50) der ersten Faser (22) und des Verteilungskopplers nicht größer als zehn Dezibel ist, daß ferner ein zweites Ende (52) des Verteilungskopplers so eng an die Stirnflächen (34) der zweiten und dritten Fasern (26, 28) angesetzt ist, daß der Lichtverlust über die Grenzfläche zwischen den zusammengesetzten Stirnflächen (52, 34) des Verteilungskopplers und der zweiten und dritten Fasern nicht größer als zehn Dezibel ist, und daß die Querschnittsfläche und Form des ersten Endes des Verteilungskopplers (20; lOO; 200; 300; 402) im wesentlichen gleich der gemeinsamen QuerSchnittsfläche und Form der

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benachbarten Enden der ersten und vierten Fasern (22, 24) und die Querschnittsfläche und Form des zweiten Endes (52) des Verteilungskopplers im wesentlichen gleich der gemeinsamen Querschnittsfläche und Form der benachbarten Enden der zweiten und dritten Fasern (26, 28) sind.
2. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (52) des Verteilungskopplers (20; 100; 200; 300; 402) in Stoßverbindung mit den Stirnflächen (34) der zweiten und dritten Faser (26, 28) steht und das erste Ende (50) des Verteilungskopplers mit der Stirnfläche (34) der ersten Faser (22) in Stoßverbindung steht.
3. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Querschnittsfläche und Form der beiden Enden (50, 52) des Licht-Verteilungs— kopplers (20; 100; 200; 300; 402) gleich sind.
4. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Enden (50, 52) des Verteilungskopplers (20) von zwei entgegengesetzten halbkreisförmigen Bögen (60, 66) und diese miteinander verbindenden geraden Linien (62, 64) begrenzt sind (Fig. 5).
5. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der ersten und zweiten Enden (50, 52) des Verteilungskopplers (100; 200) von zwei" entgegengesetzten, jeweils wenigstens über 270° verlaufenden Kreisbögen (106, 112) begrenzt sind, deren Enden durch konkave Abschnitte (108, 110) begrenzt sind.
6. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach einem der Anspirü-

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ehe 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der ersten und zweiten Enden (50, 52) des Licht-Verteilungskopplers (100; 200; 300) von wenigstens einem ersten und einem zweiten Bogen begrenzt sind, von denen jeder teilkreisförmig ausgebildet und über wenigstens 270 verläuft, wobei das Ende des ersten Bogens (106) über eine erste konkave Linie (108) mit dem benachbarten Ende des zweiten Bogens (112) und die beiden anderen Enden der beiden Bögen miteinander durch eine zweite Linie (110) verbunden sind.
7. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der ersten und zweiten Enden (50, 52) des Licht-Verteilungskopplers (300) auch durch einen wenigstens über'270 verlaufenden dritten Bogen begrenzt ist und daß die zweite Linie aus einem zweiten konkaven Abschnitt, dem dritten teilkreis— förmigen Bogen und einer dritten konkaven Linie besteht (Fig. 8).
8. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Fasern (22 ... 28) mit einem lichtübertragenden Mantel (32) von niedrigerem Brechungsindex als derjenige der Faserkerne (30) versehen ist und daß der Licht-Verteilungskoppler (20) mit einem lichtübertragenden Mantel (49) mit niedrigerem Brechungsindex als derjenige des Kopplerkerns überzogen ist.
9. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (32) der ersten und vierten Fasern (22, 24) sowie der Mantel der zweiten und dritten Fasern (26, 28) mit dem Mantel (49) des Licht-Verteilungskopplers (20) ausgerichtet sind.
10. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Licht-Verteilungskoppler (20; 100; 200; 300; 402) aus Glas besteht.
11. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß der Licht-Verteilungskoppler (402) einen in Längsrichtung gekrümmten Abschnitt(404) aufweist.
12. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Faser (24) eine optische Faser ist.
13. Faseroptische Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das 'erste Ende (50) des Verteilungskopplers (20) mit der Stirnfläche (34) der vierten Faser (24) in Stoßverbindung steht.

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