DE2913794C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsanordnung für optische Fasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 27 31 377 A1 ist bereits eine Kopplungsanordnung für optische Fasern bekannt, mit der eine erste optische Faser mit zwei zweiten optischen Fasern verbunden wird. Die beiden zweiten optischen Fasern sind dabei an ihren für die Kopplungs­ anordnung vorgesehenen Enden unter einem spitzen Winkel zu ihrer Längsachse beschliffen, so daß ihr Mantel im Endbereich teilweise entfernt ist und die Kerne so beschliffen sind, daß sie aneinandergelegt und miteinander verschmolzen werden kön­ nen. Außerdem sind die Stirnflächen der ersten optischen Faser und der zweiten, zusammengefügten optischen Fasern geschliffen poliert und gereinigt, so daß die Stirnflächen der ersten opti­ schen Faser und der zweiten optischen Fasern gegeneinander anliegend angeordnet und anschließend miteinander verschmolzen werden können.

Beim Herstellen der Kopplungsanordnung wird die Stelle, an der die Fasern aneinander anstoßen und miteinander verschmolzen werden sollen, mittels eines Mikroskops beobachtet und die Ausrichtung der Fasern zueinander muß mit einem Mikrometer vorgenommen werden. Die Herstellung dieser bekannten Kopplungs­ anordnung ist somit äußerst schwierig und umständlich und erfor­ dert eine äußerst geschickte Bedienungsperson.

Die nichtvorveröffentlichte DE 28 22 022 A1 zeigt eine Ankoppel­ vorrichtung für optische Multimodfasern, bei der eine erste Faser mit einer halben Wicklungswindung um eine zweite Faser gelegt ist. In dem Bereich der halben Wicklungswindung sind die beiden vollständigen Multimodefasern miteinander zusammen­ geschmolzen und verzogen, so daß ein doppelkonischer Verjün­ gungsabschnitt gebildet ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kopplungs­ anordnung für optische Fasern zu schaffen, die einfach und problemlos herzustellen ist und die nur geringe Kopplungsver­ luste bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene vollständige Entfernung des Mantels der optischen Fasern im Bereich der Kopplungsanord­ nung und das einfache Umeinanderwickeln der Fasern wird auf überraschend einfache Weise eine Kopplungsanordnung geschaffen, die außerordentlich einfach und ohne komplizierte Werkzeuge herstellbar ist und zu geringen Verlusten führt. Außerdem läßt sich bei der erfindungsgemäßen Kopplungsanordnung das Übertra­ gungs- oder Anzapfverhältnis auf besonders einfache Art durch die Anzahl der Wicklungswindungen über einen weiten Bereich kontrollierbar einstellen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kopplungsanordnung ist darin zu sehen, daß erforderlichenfalls die Kopplung der beiden Fasern auf einfache Weise wieder gelöst werden kann, da die Anzapf- oder Nebenfaser nur abgewickelt zu werden braucht. Daraus ergibt sich auch, daß das Kopplungs- oder Anzapfverhält­ nis auch nachträglich noch geändert und an die Erfordernisse bei der jeweiligen speziellen optischen Leitung angepaßt wer­ den kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kopplungsanordnung zum Auskoppeln von Licht,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kopplungsanordnung zum Einkoppeln von Licht,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kopplungsanordnung zum Auskoppeln von Licht zum Überwachen des Signals in der Hauptfaser,

Fig. 4 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Anzapf­ verhältnis und der Anzahl von Windungen der Anzapf­ faser um die Hauptfaser herum wiedergibt, und

Fig. 5 das Ausgangssignal von zwei Teilen einer Kopplungsanord­ nung.

In Fig. 1 besitzt eine Hauptfaser 10 einen Lichtsender 11, z. B. eine Leuchtdioden- oder Laseranordnung, und einen De­ tektor 12. Eine Anzapffaser 13 ist mit Windungen 14 um die Hauptfaser 10 herumgewickelt. Am freien Ende der Anzapffaser 13 befindet sich ein Detektor 15. In dem speziellen Beispiel haben die optischen Fasern 10 und 13 einen Siliziumkern und einen Silikon- Mantel - es handelt sich also um ein typisches Material, wie es unter der Bezeichnung Supra Sil-1 für den Kern und GE 670 für den Mantel gehandelt wird. Um die Kopplung herzustellen, wird zunächst der Silikon-Mantel von einem Abschnitt (dessen Länge vom gewünschten Anzapfverhältnis abhängt) sowohl der Haupt­ faser 10 als auch der Anzapffaser 13 entfernt. Dies kann z. B. mit Metall-Abziehern oder aber auch auf chemischem Wege dadurch er­ folgen, daß man den Abnschnitt in Tetramethylguanidin eine Stunde lang auf 100° C erhitzt. Der vom Mantel befreite Abschnitt der Anzapffaser 13 wird dann um die Hauptfaser 10 herumgelegt. Es ist kein Verschmelzen oder Erhitzen erforderlich. Es wurden bei Versuchen 30 Verbindungen mit verschiedenen Windungszahlen her­ gestellt. Einige der Verbindungen wurden dadurch geschützt, daß man sie wieder mit Silikon abdeckte.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zum Einkoppeln eines Signals in die Hauptfaser 10. Eine das Signal einfügende Nebenfaser 16 besitzt einen Lichtsender 18 und weist Wicklungswindungen 17 um die Haupt­ faser 10 auf. Die Verluste der Anordnung aus Fig. 2 sind etwas höher als bei der Anordnung von Fig. 1, da eine gewisse Lichtmenge sich durch die Nebenfaser 16 hindurch aus­ breitet und am Ende 18 b austritt. Es ist möglich, das am Ende 18 b auf­ tretende Ausgangssignal dazu zu verwenden, das Signal in der Hauptfaser 10 durch einen Detektor 18 a zu überwachen.

Fig. 3 zeigt die Verwendung einer Kopplungsanordnung zur Erzeugung eines Überwachungssignals an einem Detektor 20. Dadurch, daß man die Anzapffaser 19 in der Nähe des Lichtsenders 11 um die Hauptfaser 10 wickelt, tritt nur ein sehr geringer Verlust am Detektor 12 auf, da diejenigen Moden und Leckwellenlängen, die in einer normalen Hauptfaser 10 rasch verloren gehen, durch die Kopplungsanordnung abgezogen werden.

Es können auch andere Faserarten als Fasern mit einem Silizium­ kern und einer Silikon-Umhüllung als Hauptfaser 10 und/oder An­ zapffaser 13 verwendet werden. So können Fasern mit einem Siliziumkern und einem Silizium-Mantel verwendet werden, die üblicherweise noch einen Kunststoffüberzug besitzen. Dabei wird der Kunststoffüberzug zuerst z. B. durch Abbrennen entfernt und dann der Silizium-Mantel weggeätzt.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in dem das Anzapfverhältnis gegen die Anzahl der Windungen für eine Anordnung aufgetra­ gen ist, wie sie in Fig. 1 wiedergegeben ist. Die Länge des Kopplungsabschnittes verändert sich ungefähr linear mit der Anzahl der Windungen. Alle Kopplungsanordnungen wurden mit ungefähr zwei Windungen pro 2,5 cm durchgeführt. Das An­ zapfverhältnis A/B ist das Verhältnis des durchgehenden Ausgangssignals A in der Hauptfaser 10 zum Si­ gnal B in der Anzapffaser 13.

Der wichtigste Parameter, der den Verlust der Kopplungsanord­ nung beeinflußt, ist die Reinheit der Faser­ oberflächen nach dem Entfernen des Silikons. Lichtverluste auf­ grund von Oberflächenverschmutzungen können durch eine gute Reinigung nahezu vollständig vermieden werden. Es hat sich gezeigt, daß die Verluste für Kopplungsanordnungen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, bei etwa 0,1 dB oder weniger lie­ gen. Schützt man die Kopplungsanordnung dadurch, daß man sie wieder mit Silikon bedeckt, so hat dies nur einen sehr gerin­ gen oder gar keinen Einfluß auf das Anzapfverhältnis und

Fig. 5 zeigt ein Bild des Ausgangssignals von den beiden An­ schlüssen einer typischen Kopplungsanordnung (Anzapfver­ hältnis ∼ 2,5 : 1), wie sie in Fig. 1 wiedergegeben ist, wobei der Lichtsender ein HeNe-Laser war, der durch ein 45 × Mikroskop­ objektiv in die Hauptfaser 10 eingekoppelt wurde; die Anschlüsse sind die Aus­ gangsenden der Fasern 10 und 13.

Die tatsächliche Steigung der Windungen der Anzapffaser 13 hängt von der Flexibilität der Anzapffaser 13 ab, die ihrer­ seits vom Material der Faser und deren Durchmesser abhängt. Einige Materialien sind in weit stärkerem Maß flexibel als andere und es wurde vorgeschlagen, synthetische Kunststoff­ materialien für den Kern von optischen Fasern zu verwenden. Der Durchmesser der Hauptfaser 10 hat ebenso einen Einfluß auf die Steigung der Windungen, wie auch Änderungen des Über­ zugsmaterials.

Claims (4)

1. Kopplungsanordnung für optische Fasern zum Ein- und Auskoppeln von Licht aus einer ersten in zumindest eine zweite optische Faser, wobei die Mäntel der optischen Fasern in wenigstens einem Teil des Kopplungsbereichs entfernt sind, und die lichtübertragenden Kerne der optischen Fasern miteinander in Berührung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mäntel der optischen Fasern (10, 13, 16, 19) im gesamten Kopplungsbereich entfernt sind und
daß die zweite optische Faser (13, 16, 19) mit einer Anzahl von Windungen im Kopplungsbereich um die erste optische Faser (10) herumgewickelt ist.

2. Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Faser eine Nebenfaser (16) ist, an deren Eingangsende ein Lichtsender (18) angeordnet ist, um Licht in die erste, die Hauptfaser (10), einzu­ koppeln.

3. Kopplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (15, 18 a) am Ausgangsende (18 b) der Nebenfaser (13, 16) vorgesehen ist.

4. Kopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der um die Hauptfaser (10) herumgewickel­ ten Windungen (14, 17) der Nebenfaser (13, 16, 19) auf das gewünschte Verhältnis zwischen dem Eingangs­ signal der Hauptfaser (10) und dem Eingangssignal der Nebenfaser (13, 16, 19) abgestimmt ist, wobei die An­ zahl der Windungen (14, 17) um so größer ist, je klei­ ner dieses Verhältnis sein soll.