DE3910711A1

DE3910711A1 - Optische anordnung fuer systeme der optischen nachrichtentechnik

Info

Publication number: DE3910711A1
Application number: DE19893910711
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Phys Rossberg
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Systeme der optischen Nachrichtentechnik vorzugsweise in Empfängern für optische Übertragungsstrecken und in der optischen Meßtechnik, bei der für Kopplungszwecke von Lichtsignalen in einer Richtung eine Einmodenfaser und eine Mehrmodenfaser, vorzugsweise eine Gradientenfaser vorgesehen sind, wobei ein Ende der Einmodenfaser stumpf mit einem Ende der Mehrmodenfaser verbunden ist und die Fasern dabei gegenseitig so justiert sind, daß der Kern der Einmodenfaser auf einen Bereich des Kerns der Mehrmodenfaser trifft, in dem die Brechzahlen beider Fasern bestmöglich übereinstimmen.

Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 26 11 011 bekannt. Die zu übertragenden Signale werden von einem Laser ausgesandt, der je nach Anwendungsfall sehr empfindlich auf Licht reagiert, das aus der an den Laser angeschlossenen Faser auf den Laser reflektiert wird. Bei Direktmodulation kann das Modulationsverhalten dadurch bei hohen Bitraten gestört werden. Bei der kohärenten Übertragung kann der Laser Moden- oder Frequenzsprünge machen oder es kann sich die Linienbreite des Lasers ändern. Vor einer solchen Beeinflussung kann der Laser durch einen optischen Isolator geschützt werden. Ein optischer Isolator ist aber aufwendig und teuer und es treten außerdem zusätzliche Verluste auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile und eine optische Koppelanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß möglichst alles Licht aus der Faser ausgekoppelt und von einem Detektor empfangen wird und daß möglichst wenig Licht vom Faserende zum Laser reflektiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zur Vermeidung von Reflexionen die Endstirnfläche der Mehrmodenfaser unter einem Winkel zur Normalen der Fasermittelachse verläuft und daß die Mehrmodenfaser sehr kurz ausgebildet ist.

An der Verbindungsstelle von Einmodenfaser zur Mehrmodenfaser wird alles Licht übergekoppelt, während in umgekehrter Richtung nur wenig Licht übergekoppelt wird, d. h. in der Mehrmodenfaser reflektiertes Licht wird damit stark gedämpft und es kann nur wenig Licht in die Einmodenfaser zurückgelangen.

Wichtig ist, daß in der Mehrmodenfaser eine möglichst geringe Modenzahl angeregt wird. Werden sehr viele Moden angeregt, dann führen die einzelnen Moden zwar sehr wenig Licht, die Wahrscheinlichkeit, daß Licht aus einem Modus wieder in die Einmodenfaser eingekoppelt wird, ist aber um so größer, je mehr Moden vorhanden sind. Je länger die Mehrmodenfaser ist, desto mehr Moden können angeregt werden, d. h. die angespleißte Mehrmodenfaser muß möglichst kurz sein; deren Länge darf damit höchstens einige Zentimeter betragen. Faserlängen von 0,3 und 2 mm haben bisher gute Ergebnisse gegeben, da nahezu alles Licht am schräg geschnittenen Mehrmodenfaserende ausgekoppelt und von der Empfangsdiode detektiert wird, wobei das noch vom schrägen Ende reflektierte Licht als Streulicht verlorengeht und nicht als störendes Licht zum Laser zurückgelangen kann.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Übertragungsstrecke,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kopplung von Einmodenfaser und Mehrmodenfaser vor dem Verschweißen,

Fig. 3 die Brechzahlprofile von Einmodenfaser und Mehrmodenfaser,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung der Kopplung von Einmodenfaser und Mehrmodenfaser nach erfolgtem Verschweißen und Zentrieren,

Fig. 5 den Lichtaustritt aus dem Ende der abgeschrägten Mehrmodenfaser,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, bei der das schräg abgeschnittene Faserende meniskusartig verrundet ist.

An einem Laser 1 in Form einer Laserdiode ist eine Einmodenfaser 2 zur Übertragung von Lichtsignalen angeschlossen. Deren Stirnfläche 3 ist mit der Stirnfläche 4 einer Mehrmodenfaser 5 durch Verschweißen verbunden. Das freie Ende, die Endstirnfläche 9 der Mehrmodenfaser 5 verläuft unter einem Winkel 8 zur Normalen 6 der Mittelachse 7. Der Winkel 8 muß größer als 6° sein, vorzugsweise etwa 10° bis 30°.

Die Brechzahlen n der Einmodenfaser 2 und der Mehrmodenfaser 5 sind in Fig. 3 in Abhängigkeit vom Abstand r der Mittelachse 11 der Einmodenfaser 2 bzw. der Mittelachse 7 der Mehrmodenfaser 7 dargestellt. Die Mittelachsen 7 und 11 sind versetzt zueinander derart, daß die Brechzahl im Bereich der Mittelachse 11 der Einmodenfaser 2 der Brechzahl der Mehrmodenfaser 5 an der zur Mittelachse 7 versetzten Übergangsstelle gleich sind, wie dies bereits in der DE-OS 26 11 011 zur optimalen Lichtsignalübertragung beschrieben ist. Das Brechzahlprofil der Einmodenfaser 2 ist ausgezogen dargestellt, während das Brechzahlprofil der Mehrmodenfaser 5 strichpunktiert in Fig. 3 bezüglich der Mittelachse 11 der Einmodenfaser 2 dargestellt ist.

Die Mehrmodenfaser 5 ist relativ kurz ausgebildet und hat nur etwa eine Länge von 0,3 bis 2 mm.

Durch die Abschrägung der Endstirnfläche 9 der Mehrmodenfaser 5, vorzugsweise einer Gradientenfaser, wird die Lichtübertragung von der Einmodenfaser 2 in die Mehrmodenfaser 5 und die Weiterleitung zur Fotodiode 10 nicht behindert, aber es werden die in der Mehrmodenfaser 5 an der Endstirnfläche 9 reflektierten Lichtsignale aus der Faser in die Umgebung gestreut, so daß kein Licht in die Einmodenfaser 2 gelangt und zum Laser 1 reflektiert wird und so keine Beeinflussungen der Schwingungen des Lasers 1 stattfinden können.

In Fig. 5 ist der Lichtaustritt aus der Endstirnfläche 9 dargestellt, wobei erkennbar ist, daß eine gewisse Lichtstreuung erfolgt. Um dies zu verhindern, kann der Kern in der Endstirnfläche 9 durch einfaches Anschmelzen meniskusartig ausgebildet werden, so daß sich dann die aus der Mehrmodenfaser 5 austretenden Lichtstrahlen sammeln, wobei zweckmäßigerweise dann etwa im Brennpunkt die Fotodiode 10 zur Signalauswertung angeordnet wird (Fig. 10). Ein ähnlicher Meniskus läßt sich auch bei Einmodenfasern mit abgesenktem optischem Mantel (depressed cladding) anschmelzen.

Claims

1. Anordnung für Systeme der optischen Nachrichtentechnik, vorzugsweise in Empfängern für optische Übertragungsstrecken und für Meßzwecke, bei der für Kopplungszwecke von Lichtsignalen in einer Richtung eine Einmodenfaser (2) und eine Mehrmodenfaser (5), vorzugsweise eine Gradientenfaser vorgesehen sind, wobei ein Ende der Einmodenfaser (2) stumpf mit einem Ende der Mehrmodenfaser (5) verbunden ist und die Fasern (2, 5) dabei gegenseitig so justiert sind, daß der Kern der Einmodenfaser (2) auf einen Bereich des Kerns der Mehrmodenfaser (5) trifft, in dem die Brechzahlen (n) beider Fasern (2, 5) bestmöglichst übereinstimmen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Reflexionen die Endstirnfläche (9) der Mehrmodenfaser (5) unter einem Winkel (8) zur Normalen (6) der Fasermittelachse (7) verläuft, und daß ferner die Mehrmodenfaser (5) sehr kurz ausgebildet ist.

2. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (8) der Stirnfläche der Mehrmodenfaser (5) gegenüber der Normalen (6) zur Mittelachse (7) mehr als 6° beträgt, vorzugsweise 10° bis 30°.

3. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Längen-/Durchmesserverhältnis der Mehrmodenfaser (5) etwa 1 bis 100 beträgt.

4. Optische Koppelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Mehrmodenfaser (5) etwa zwischen 0,3 und 2 mm liegt.

5. Optische Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schräg geschnittene Faserende (Endstirnfläche 9) der Mehrmodenfaser (5) meniskusartig verrundet ist (Fig. 6).