DE69804508T2

DE69804508T2 - Polarisationserhaltender stecker

Info

Publication number: DE69804508T2
Application number: DE69804508T
Authority: DE
Inventors: Aurelio Pianciola; Simona Scotti
Original assignee: Corning OTI SRL
Current assignee: Corning OTI SRL
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: EP1046071B1; AU2160599A; BR9813245A; JP2002501214A; WO1999035524A2; AR018735A1; NZ505388A; AU742841B2; DE69804508D1; WO1999035524A3; EP1046071A2; CA2318504A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich von Steckern für polarisationserhaltende Fasern. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf optische Fasern, in welchen sich in vorbestimmte Richtungen polarisierte Lichtstrahlen bewegen, und welche mit optischen Vorrichtungen mittels vorgenannten Steckern verbunden sind.
Polarisationserhaltende Fasern (PMF) sind dadurch gekennzeichnet, dass sie die Polarisation des Eingangssignals über ihre ganze Länge erhalten, wenn diese Polarisation in einer der beiden Polarisationsrichtungen der Faser ausgerichtet ist.
Insbesondere beinhalten solche Fasern zwei Hauptausbreitungsachsen des optischen Signals, die als "langsame" Achse und als "schnelle" Achse bezeichnet werden. Die Achsen sind im wesentlichen senkrecht zueinander und haben unterschiedliche Merkmale. Die schnelle Achse hat einen Brechungsindex, der wesentlich kleiner als der der langsamen Achse ist, und ermöglicht es deshalb, dass sich der in derselben Richtung polarisierte Lichtstrahl mit einer höheren Phasengeschwindigkeit entlang der Faser bewegen kann als der in der in der Richtung der langsamen Achse polarisierte Lichtstrahl. In beiden Richtungen bleibt jedoch das Signal weitgehend am Ausgang der Faser unverändert.
Die Stecker für diese Faserart haben im allgemeinen ein charakteristisches Merkmal, welches eine Achse kennzeichnet, an welcher die Polarisationsachse der Faser ausgerichtet werden muss. Auf diese Art ist die Polarisationsachse der Faser nach der Endmontage von Stecker und Faser von außen erkennbar; wenn folglich das entlang der Faser gesendete Signal einheitlich mit der besagen Achse der Faser polarisiert ist, ist die Polarisation des Signals durch Identifikation dieses charakteristischen Merkmals auf dem Steckerkörper erkennbar. Das charakteristische Merkmal wird auch Steckerschlüssel genannt.
Zusätzlich ist der Steckerschlüssel im allgemeinen mit Mitteln zum Ankuppeln des Steckers an eine optische Einheit oder eine Buchse verbunden, wodurch ein Verbinden mit einem anderen Abschnitt der polarisationserhaltenden Faser ermöglicht wird. Diese Mittel in Verbindung mit dem Steckerschlüssel schaffen eine eindeutige axiale Position zum Verbinden mit der Außenseite, so dass die Polarisation des Signals über den Stecker hinaus erhalten wird.
Ein Parameter, der dazu benutzt werden kann, die Effizienz einer polarisationserhaltenden Faser und der Effizienz der Verbindung zwischen Faser und Stecker zu beurteilen, ist das Extinktionsverhältnis (ER), definiert als der Logarithmus des Verhältnisses zwischen der mit einer der beiden Hauptachsen der erhaltenden Faser verbundenen Leistung und derjenigen verbunden mit der anderen senkrechten Achse, entlang welcher keine Leistung gesendet wird; (eine andere herkömmliche Definition ist der Logarithmus des Verhältnisses zwischen der mit der nicht angeregten Achse verbundenen Leistung und der gesamten Leistung.)
Insbesondere ist dieser Parameter von wesentlicher Bedeutung bei der Bewertung der Effizienz eines Verfahrens zum Ankuppeln dieser polarisationserhaltender Fasern an einen Stecker. Die Verbindung schafft eine Ausrichtung zwischen der Polarisation einer der Achsen, langsam oder schnell, und der des Steckers, definiert durch die Position des Steckers. Wenn diese Ausrichtung ungenau ist, wenn die Faser mit einer anderen Faser oder einer optischen Einheit verbunden ist, steigt das Extinktionsverhältnis merklich und folglich verursacht die Verbindung einen Qualitätsverlust des übermittelten Signals.
Um bestmögliche Extinktionsverhältniseigenschaften hinsichtlich der Wiederholbarkeit zu erhalten, ist es im Bezug auf polarisationserhaltende Fasern bekannt, dass der Verwendung von Steckern des SC-Typs gegenüber der Verwendung von Steckern des FC-Typs der Vorzug gegeben werden sollte. Ein Stecker des SC-Typs schafft einen Eingriff beim Einsetzen beispielsweise in eine Buchse, wohingegen ein Stecker des FC-Typs einen Eingriff schafft beim Schrauben des Steckers auf die Buchse, wobei eine Drehung ausgeübt wird, die verbleibende Verdrehungen verursachen kann, was eine geringe Wiederholbarkeit der Verbindungswirkung zur Folge hat.
Gemäß US-Patent Nr. 4,792,205 werden die optischen Achsen der PMF unter Verwendung eines Verfahrens zur visuellen Ausrichtung der geometrischen Achsen der Faser, angeordnet innerhalb einer Muffe, die zum Drehen mit der innen angeordneten Faser fähig ist, durch Beobachten durch ein Mikroskop und ein bestimmtes Referenzraster ausgerichtet. Sobald die optimale visuelle Ausrichtung bestimmt wurde, wird die Muffe endgültig in dem Stecker festgesetzt.
Um eine bessere Ausrichtungsgenauigkeit zu erhalten, wird aktive Ausrichtung verwendet; diese besteht darin, einen polarisierten Lichtstrahl entlang einer Faser zu senden und, mittels eines optischen Leistungsmessers, am Ausgang die entlang der Faser gesendete Leistung zu messen, die am Stecker ankommt. Für dieses Verfahren wird ein System benötigt, welches Polarisatoren umfasst, die nach geometrischen Referenzen ausgerichtet sind, im Hinblick auf welche die Achsen der Doppelbrechung der Faser positioniert werden.
In US-Patent Nr. 4,919,509 wird eine Verbindung zwischen polarisationserhaltenden Fasern beschrieben, die eine erste und eine zweite Muffe umfasst, welche jeweils ein längliches Durchgangsloch haben, das in einer senkrechten Wand an einem Ende der Muffe endet; zwei polarisationserhaltende Fasern, welche in die Muffen ohne ihre äußere Schutzschicht eingesetzt werden und den selben Querschnitt haben wie die Durchgangslöcher in den Muffen, welche in den senkrechten Wänden enden; Mittel zur Positionserkennung verbunden mit jeder Muffe, wodurch es ermöglicht wird, die Muffen in der bevorzugten Position für eine polarisationserhaltende Verbindung anzuordnen; und Mittel, welche es ermöglichen, die erste und zweite Muffe in Längsrichtung an der bevorzugten Position so miteinander zu verbinden, dass die Polarisationsachse der ersten Faser mit der Polarisationsachse der zweiten Faser ausgerichtet ist.
In US-Patent Nr. 5,216,733 wird ein polarisationserhaltender Stecker offenbart, der in der Lage ist, zwei polarisationserhaltende Fasern zu verbinden, oder eine derartige Faser mit einer optischen Einheit zu verbinden, und welcher umfasst eine Muffe mit einem Durchgangsloch, in welches die Faser eingesetzt werden kann, einen Flansch mit einem Schlüssel zum Anpassen der Muffe an diesen, und Mittel zum Eingreifen des Flansches an die äußere Peripherie der Muffe.
In diesem Patent wird auch ein Verfahren zum Montieren eines Steckers zum Herstellen einer Verbindung zwischen zwei polarisationserhaltenden optischen Fasern oder zwischen einer derartigen Faser und einer optischen Einheit offenbart, welches die folgenden Schritte umfasst:
- Befestigen des Endes der polarisationserhaltenden optischen Faser am Ende des Muffenkörpers mittels eines Klebstoffes;
- Schleifen des Muffenendes und gleichzeitig des Faserendes;
- visuelles Ausrichten eines Flansches mittels einem auf diesem vorhandenen Schlüssel mit der Polarisationsachse der Faser;
- Anpassen des Flansches auf den Muffenkörper;
- Drehen des Muffenkörpers, so dass der Flanschschlüssel mit der Polarisationsachse der Faser in der Muffe ausgerichtet werden kann, während der Erdungsklemmenteil der Faser beobachtet wird;
- Sichern des Flansches im Muffenkörper.
In der Patentanmeldung WO9637792 wird eine Steckerbaugruppe für nicht- zylindrische symmetrische optische Elemente offenbart, die ein Haltebauteil für ein optisches Element umfasst, wobei das Haltebauteil mindestens ein, Ausrichtungsmerkmal umfasst, ein Innenhülsenteil, welches mindestens ein mit diesem zusammenwirkendes Ausrichtungsmerkmal umfasst, angepasst zum Eingreifen an das Ausrichtungsmerkmal, und ein Gehäuse mit einer Innenseite, die angepasst ist zum Aufnehmen des Haltebauteils und des Innenhülsenteils, und eine Außenseite, die eine rotierende Ausrichtungsreferenz umfasst.
Das Haltebauteil ist gegenüber dem Gehäuse frei drehbar, um das optische Element drehend auszurichten in einem optimalen Winkel im Hinblick auf die Referenz auf dem Gehäuse.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein Ausrichtungsverfahren entwickelt, welches es ermöglicht, eine hochgenaue geometrische Referenz auf einer flachen Werkstück-Oberfläche zu bilden, indem ein polarisierter Lichtstrahl entlang der Faser gesendet wird. Das Ausrichtungsverfahren basiert auf der Tatsache, dass die geometrische Referenz, aktiv bestimmt und mit der Achse des Steckerschlüssels übereinstimmend, dazu benutzt wird, die Faser mit diesem auszurichten.
Insbesondere wurde auch herausgefunden, dass, sofern die Ausrichtung des Steckers mit der Polarisationsachse der Faser nach Montage des Steckers ausgeführt wird, Fehler und Ungenauigkeiten aufgrund mechanischer Toleranzen verschiedener Teile, aus denen der Stecker besteht, vermieden werden. Folglich hat der Stecker, der gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, charakteristische Merkmale, welche ein Ausrichten der Polarisationsachse der Faser mit dem Steckerschlüssel und mit einer Referenzfläche nach Montage des Steckers ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Polarisationsachse von polarisationserhaltenden Fasern, bestehend aus folgenden Schritten:
a) Senden eines polarisierten optischen Signals entlang einer polarisationserhaltenden Faser;
b) Emittieren des polarisierten optischen Signals von einem Ende der Faser in Form eines Lichtstrahls entlang einer optischen Achse und entlang einer der beiden Polarisationsachsen der Faser;
c) Einsetzen eines Polarisators mit mindestens einer Achse maximaler oder minimaler Durchlässigkeit zwischen der Faser und einem optischen Leistungsmesser, so dass die optische Ausbreitungsachse des Strahls durch den Polarisator verläuft, und so, dass eine der Achsen in Bezug auf eine Referenzfläche eine festgelegte Position einnimmt.
Das Verfahren umfasst weiter folgende Schritte:
d) Drehen des Polarisators um eine parallel zur optischen Achse verlaufende Achse, bis mit dem optischen Leistungsmesser eine minimale Ausgangsleistung gemessen wird;
e) Aufzeichnen der vom Polarisator im vorhergehenden Schritt erreichten Winkelposition;
f) Drehen des Polarisators um eine Achse, so dass seine Rückseite sich vor dem emittierenden Ende der Faser befindet;
g) Drehen des Polarisators um eine parallel zu optischen Achse verlaufende Achse, bis die minimale Ausgangsleistung gemessen wird;
h) Aufzeichnen der im vorherigen Schritte vom Polarisator erreichten Winkelposition;
i) Drehen des Polarisators um eine parallel zur optischen Achse verlaufende Achse in einem Winkel, der der Hälfte der Differenz der beiden in den beiden vorhergehenden Drehungen gemessenen Winkel entspricht;
j) Drehen der Lichtleitfaser um die optische Achse, wobei eine ihrer Polarisationsachsen ausgerichtet wird, bis mit dem Leistungsmessgerät die minimale Ausgangsleistung weitgehend gemessen wird;
k) Wiederholen der Schritte d) bis j), bis der Winkel der in Schritt i) durchgeführten Drehung einem erforderlichen Grad an Genauigkeit entspricht;
l) Gleichsetzen der Polarisationsachse der Faser mit der ausgerichteten Achse des Polarisators.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zwischen den Schritten b) und c) noch folgende Schritte:
- Beobachten des Indes der polarisationserhaltenden Faser unter einem Mikroskop;
- Drehen der Faser um die optische Achse, so dass sie in eine Position gebracht wird, in der eine der beiden Polarisationsachsen weitgehend rechtwinklig zur Referenzfläche verläuft.
Vorzugsweise verläuft das polarisierte optische Signal entlang der langsamen Polarisationsachse der Faser.
Vorzugsweise verläuft die Polarisationsachse der Faser rechtwinklig zur Referenzfläche und die Achse maximaler Durchlässigkeit des Polarisators ist parallel zur Referenzfläche ausgerichtet.
Insbesondere kann der Schritt "Senden eines polarisierten optischen Strahls entlang einer polarisationserhaltenden Faser" ferner den Schritt "Verbinden einer Lichtquelle und eines Polarisators mit der Faser" enthalten.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, wie folgt:
Fig. 1 zeigt die Frontalaufsicht auf den polarisationserhaltenden Stecker gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2a zeigt in einem Längsschnitt die Muffe mit der in diese eingesetzten polarisationserhaltenden Faser gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2b zeigt die in Fig. 2a dargestellte Muffe in einer Frontalansicht.
Fig. 3a zeigt in einem Längsschnitt den Verschlussring, in den die Muffe gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 3b zeigt in einer Frontalansicht den in Fig. 3a dargestellten Verschlussring.
Fig. 4 zeigt in Seitenansicht den in Fig. 3a und 3b dargestellten Verschlussring.
Fig. 5a zeigt in Seitenansicht und in einem Teilabschnitt das Kunststoffgehäuse des Steckers gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5b zeigt das in Fig. 5a dargestellte Gehäuse in einer Frontalansicht.
Fig. 6a zeigt einen Längsschnitt des zusammengebauten Steckers mit der in diesem enthaltenen optischen Faser.
Fig. 6b zeigt eine Frontalansicht des zusammengebauten Steckers mit der in diesem enthaltenen optischen Faser.
Fig. 7a zeigt einen quergeführten Schnitt eines Beispiels einer polarisationserhaltenden Faser mit hervorgehobener geometrischer Polarisationsachse.
Fig. 7b zeigt einen quergeführten Schnitt eines weiteren Beispiels einer polarisationserhaltenden Faser.
Fig. 7c zeigt einen quergeführten Schnitt eines weiteren Beispiels einer polarisationserhaltenden Faser.
Fig. 8 zeigt einen Satz Bauteile, welcher zum Durchführen des Verfahrens zum Ausrichten von polarisationserhaltenden Fasern mit Steckern verwendet wird, angeordnet auf der Referenzfläche.
Fig. 9 zeigt im einzelnen einen Polarisator der Art, wie er zur Durchführung der Ausrichtung verwendet wird.
Fig. 9a bis 9c zeigen schematisch die aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrens zum Ausrichten der Polarisation in einer polarisationserhaltenden Faser der Art, wie sie anhand der Beispiele in den vorherigen Figuren dargestellt wurde.
Fig. 10 zeigt die Verbindung zwischen zwei polarisationserhaltenden optischen Fasern, die unter Verwendung des polarisationserhaltenden Steckers gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Die beigefügten Zeichnungsfiguren zeigen eine Ausführungsform des Steckers gemäß der vorliegenden Erfindung; diese Ausführungsform stellt nur ein Beispiel dar und ist nicht einschränkend, da das Verfahren ebenso auf andere Arten und Formen von Steckern anwendbar ist.
Fig. 1 zeigt den polarisationserhaltenden Stecker im ganzen, die Fig. 2 bis 5 zeigen entsprechende Bestandteile. Insbesondere umfasst der Stecker eine Muffe 2, in welcher eine polarisationserhaltende Faser F befestigt ist, einen Verschluß- oder Sicherheitsring 3 für die Muffe 2, ein erstes inneres Gehäuse 4 für die aus Sicherheitsring 3 und Muffe 2 gebildete Baugruppe und einen äußeren Behälterkörper 5, auch das äußere Gehäuse genannt. An dem letztgenannten ist ein Steckerschlüssel 51 hervorgehoben; dieser ermöglicht es, die Richtung der Polarisationsachse der Faser zu erkennen.
Fig. 2a und 2b zeigen die Muffe 2, die einen zylindrischen Körper 21 aus einem keramischen Werkstoff mit einem Durchgangsloch umfasst, innerhalb welchem die Faser F angeordnet ist, von welcher die entsprechende Schutzbeschichtung ("Beschichtung" genannt") an mindestens dem Abschnitt entfernt wurde, der in den Körper 21 eingesetzt wird. Eines der zwei Enden des zylindrischen Körpers 21 greift an einen Flansch 22, vorzugsweise aus Metall, an, durch welchen die Faser hindurchläuft. Der Flansch 22 ist im Bereich des Eingriffs an den zylindrischen Körper 21 mit mindestens einer Kerbe 23 und vorzugsweise mit einem paar gegenüberliegender Kerben ausgestattet.
Fig. 3a, 3b und 4 zeigen dem Verschlussring 3, welcher einen zylindrischen Frontabschnitt 31 umfasst, der an seinem freien Ende zwei gegenüberliegende Vorsprünge 32 aufweist, die in die Kerben 23 des Flansches 22 der Muffe 2 eingesetzt werden; einen Hauptabschnitt 33, welcher zwei Ringsektoren 34 umfasst, und einen zylindrischen Hinterabschnitt 35, an dessen Seitenfläche zwei gegenüberliegende Aushöhlungen 36 gebildet sind.
Fig. 5a und 5b zeigen das innere Gehäuse 4, welches in dieser Ausführungsform aus Kunststoff ist, mit einer röhrenartigen Gestalt, welches im wesentlichen eine prismatische Außenseite umfasst mit einem Frontabschnitt 41, der einen ersten inneren Radius R1 hat, welcher an einem Randanschlag 42 endet, und danach einen Hinterabschnitt 44 mit einem zweiten inneren Radius R2, welcher kleiner ist als R1. An mindestens einer der Seitenflächen des Abschnitts 41 ist ein länglicher Schlitz 43, welcher sich über einen Teil der Länge des Abschnitts erstreckt und zum nachfolgenden Sichern des Rings 3 in dem Gehäuse geeignet ist. Zwei quergerichtete, sich gegenüberliegende Randanschläge 45 sind an dem Hinterabschnitt 44 des Gehäuses 4 angeordnet.
Die gesamte Struktur des Verschlussrings 3 hat eine kreisförmige Symmetrie, so dass dieser in dem inneren Gehäuse 4 gedreht werden kann.
Der Stecker ist im Detail und in komplett zusammengebauter Form in Fig. 6a zu sehen.
In einem ersten Schritt wird die Faser, deren äußere Beschichtung an einem vorbestimmten Abschnitt entfernt wurde, in die Muffe 2 eingesetzt; um den Qualitätsverlustes des ER in dem Aufbau zu minimieren, hält das Loch in dem Element 21 die Faser mit einem kleinen Spielraum.
Dies kann beispielsweise dadurch erlangt werden, dass die Muffen so ausgesucht werden, dass sie einen solchen Durchmesser haben, dass die Faser beim Einsetzen in die Muffe einer begrenzten Reibung ausgesetzt ist: das bedeutet, dass die Verwendung findenden Muffen einen Lochdurchmesser haben, der geringfügig größer ist als der äußere Durchmesser der verwendeten Faser.
Dieser Spielraum ist so gewählt, dass der zum Sichern der Faser innerhalb der Muffe verwendete Klebstoff eine möglichst gleichmäßige Schicht um die Faser bildet und so Restspannungen minimiert werden.
Diese Wahl bietet den besten Kompromiss zwischen dem Nutzeffekt hinsichtlich des ER und den Einsetzverlusten (IL), da es keine Fehler in der Konzentrizität gibt, so dass diese Verluste vermindert werden.
Das System zum Positionieren der Faser in der Muffe muss so sein, dass es ein Verbiegen der Faser in dem Eingriffsbereich oder Spannungen jedweder Art, die einen Qualitätsverlust des ER des polarisierten Lichtstrahls, der sich entlang der Faser ausbreitet, verursachen können, verhindert. Zu diesem Zweck ist es angebracht, nach Herstellen des Kontaktes zwischen der Faser und den inneren Wänden der Muffe, die Faser um ungefähr 1 mm zurückzuziehen.
Nach dem Zusammenbauen wird die Muffe 2 in den Verschlussring 3 eingesetzt und in dieser Position von den Vorsprüngen 32 des Ringes gehalten, welche in die entsprechenden Aushöhlungen 23 des Flansches 22 der Muffe 2 eingesetzt werden.
Die aus der Muffe 2 und dem Verschlussring 3 bestehende Baugruppe wird mit dem die Vorsprünge 32 aufweisenden Ende zuerst in das Kunststoffgehäuse 4 eingesetzt, in die Aushöhlung, deren Tiefe durch den Randanschlag 42 begrenzt ist, auf welchem der Flansch 22 der Muffe 2, der geringfügig über den hinteren Teil des Verschlussrings 3 herausragt, zum Tragen kommt. In dieser Position sind der Verschlussring und die Muffe frei um ihre Längsachse aufgrund der äußeren kreisförmigen Symmetrie des Verschlussrings 3 und der inneren kreisförmigen Symmetrie des Gehäuses 4 drehbar.
In dieser Lage wird eine der beiden Polarisationsachsen der Faser F mit der Referenzfläche, zum Beispiel einer waagerechten Fläche, unter Anwendung des nachfolgend genauer beschriebenen Verfahrens ausgerichtet. Diese Fläche kann direkt mit dem auf der Rückseite des Steckers 1 angeordneten Schlüssel 51 verbunden sein, wenn der Stecke fertig zusammengebaut ist.
Wenn diese Polarisationsachse identifiziert wurde, wird der Verschlussring endgültig in dem Gehäuse gesichert durch Einbringen eines Klebstoffes, z. B. Epoxidharz, in den länglichen Schlitz 43, um so die beiden Teile miteinander zu befestigen. Zuletzt wird der Stecker endgültig durch Einsetzen des inneren Gehäuses 4 in das äußere Gehäuse 5 geschlossen; die im wesentlichen prismatische Form des inneren Gehäuses 4 ermöglicht ein Einsetzen in das äußere Gehäuse 5 in nur einer Position, die die Ausrichtung mit dem Steckerschlüssel erhält.
Fig. 8 zeigt den Satz Bauteile, welcher zum Durchführen der Ausrichtung der Polarisation zwischen der Faser F und dem Stecker 1 verwendet wird und welcher eine flache Werkstück-Oberfläche 6 umfasst, auf der der Stecker 1 positioniert ist und mit Bezug auf welche eine der beiden Polarisationsachsen der Faser ausgerichtet ist. Insbesondere sind angeordnet eine Tragevorrichtung 61 zum Befestigen des Steckers 1 auf der Fläche, eine Linse 62 zum Parallelrichten des polarisierten Strahls und ein auf einem eine Drehung um die optische Achse 67 und um eine zu dieser rechtwinkligen Achse ermöglichenden Präzisionsrotator angebrachten Polarisator 63, wie in Fig. 8 schematisch durch die Pfeile γ1 und γ2 gekennzeichnet, angeordnet auf der Fläche entlang einer waagerechten Achse, die parallel zur Fläche verläuft und die durch die Bezugsziffer 67 in Fig. 6 gekennzeichnet ist und die optische Achse genannt wird, einen mit einem optischen Leistungsmesser 66 verbundenen optischen Kopf 65. Der Polarisator hat eine Grundfläche, die entlang einer Führung 64 gleitet, beispielsweise ein hochpräziser Schwalbenschwanz. Die aufgeführten Bestandteile sind bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben.
Der Polarisator 63 ist schematisch in Fig. 9 dargestellt und hat eine einfache Achse, ausgerichtet an einem seiner Durchmesser, durch welche das Licht sich ausbreiten kann. Ist diese Achse rechtwinklig zur Polarisation des Lichts, durchläuft kein Licht den Polarisator. Ist die Achse parallel zur Polarisation des Lichts, durchläuft dieses Licht den gesamten Polarisator ohne Verlust optischer Leistung. Diese Achsen werden werden die Achsen maximaler und minimaler Durchlässigkeit genannt. Der Polarisator hat eine mit einer Gradeinteilung versehen Skala 63' entlang seinem Umfang; zusätzlich ist der Rotator 63" mit mindestens einem Referenzzeichen T ausgestattet.
Das Verfahren zur Ausrichtung der Polarisation der Faser mit dem Stecker basiert auf der von dem Leistungsmesser 66 durchgeführten Messung und der Möglichkeit des Sendens entlang der Faser mittels einer Lichtquelle 68 und einem Polarisator 69, einem polarisierten optischen Signal mit hohem Extinktionsverhältnis (ER), welches entlang einer der beiden Polarisationsachsen der Faser ausgerichtet ist.
Als Funktion des Signals wird ein polarisierter Lichtstrahl beispielsweise entlang der langsamen Polarisationsachse der Faser von einem Ende der Faser und folglich vom Ausgang des Steckers emittiert, entlang einer optischen Achse 67 geleitet und von dem Leistungsmesser 66 empfangen. Im wesentlichen umfasst das Verfahren zwei getrennte Schritte, welche iterativ wiederholt werden bis ein Stadium erreicht wird, in welchem die Ergebnisse sich nicht weiter verbessern. Dieses Verfahren basiert auf der durch die Empfindlichkeit der Messgeräte gesetzten Grenze, wie zum Beispiel des rotierenden Polarisators, welcher eine Empfindlichkeit von beispielsweise bis hinunter zu 1/50 Grad hat, und der des optischen Leistungsmessers. Das Verfahren wird dann so lange iterativ wiederholt, bis der optische Leistungsmesser keine Leistungsveränderungen an seinem Eingang erkennt.
In dem ersten Schritt wird die Achse des Polarisators 63 zum Beispiel im Hinblick auf die zu der flachen Werkstück-Oberfläche 6 rechtwinklig stehenden Achse ausgerichtet, und im zweiten Schritt wird die Faser 3 mit dieser Achse des Polarisators ausgerichtet. Diese zwei Schritte werden so lange wiederholt, bis keine weitere Verbesserung der im vorigen Schritt erlangten Position erreicht werden kann.
Insbesondere sieht das Verfahren die Ausführung der folgenden Schritte vor, die fortlaufend nummeriert sind.
a) Senden, mittels einer Lichtquelle 68 und des Polarisators 69, eines polarisierten optischen Signals mit hohem Extinktionsverhältnis (ER) entlang einer der beiden Polarisationsachsen der Faser.
b) Emittieren eines Lichtstrahls von einem in den Stecker eingesetzten Ende der Faser entlang der optischen Achse 67.
c) Visuelles Vorabausrichten einer der beiden Polarisationsachsen der Faser, zum Beispiel der langsamen Achse, mit dem Steckerschlüssel, durch Beobachten des Endes der polarisationserhaltenden Faser unter einem Mikroskop, Finden einer Position dieser Achse A, die weitestgehend senkrecht zu der flachen Werkstück-Oberfläche 6 ist; in Fig. 9a, anhand eines Beispiels, wird angenommen, dass ein Fehler beim visuellen Ausrichten gleich dem Winkel θ gemacht wurde
d) Messen und Aufzeichnen der aktiven Leistung und des Extinktionsverhältnisses (ER) am Ausgang der Faser mittels des Messgeräts 66.
e) Einsetzen des Polarisators 63 in die Führung 64 zwischen der Faser F und dem Messgerät 66, ausgerichtet mit der optischen Ausbreitungsachse 67 des Strahls.
f) Drehen des Polarisators 63 von seiner zufälligen Anfangsposition P um die optische Achse 67, bis die minimale Ausgangsleistung von dem Detektor 66 gemessen wird.
g) Aufzeichnen dieser Winkelposition folgend der vorhergehenden Drehung als α&sub1;, wie in Fig. 9b dargestellt;
h) Drehen des auf seiner Grundfläche montierten Polarisators um 180º um seine senkrechte Achse γ1, wobei seine Rückseite vor den Stecker gebracht wird.
i) Drehen des Polarisators um die optische Achse 67 von der neuen Anfangsposition P', bis erneut die minimale Ausgangsleistung erreicht wird.
l) Aufzeichnen dieser Winkelposition als α&sub2;, wie in Fig. 9c dargestellt.
m) Drehen des Polarisators um die Achse 67 von der Position α&sub2; zur Position α&sub1; um die Winkelquantität (α&sub2; - α&sub1;)/2 = θ, welches dem Winkel zwischen der Polarisationsachse und der senkrechten Achse entspricht.
n) Ausrichten der Faser F mit der bestimmten Achse des Polarisators durch Drehen der Steckermuffe um die Achse 67, bis der in Schritt d) gemessene Leistungswert im wesentlichen erreicht wird, abzüglich eines vorbestimmtes Wertes aufgrund der durch den Polarisator verursachten Verlusten, welche jedoch gering sind (ungefähr 0,1 dB) im Hinblick auf die gemessenen Werte; diese Funktion wird durch die Struktur des Steckers ermöglicht, welche ein Drehen der Anordnung aus Verschlussrings 3 und Muffe 2 innerhalb des Gehäuses 4 ermöglicht.
o) Wiederholen der Schritte d) bis n), bis der Wert θ = (α&sub2; - α&sub1;)/2 im wesentlichen konstant und minimiert ist oder, im allgemeinen, für eine vorbestimmte Anzahl einem erforderlichen Grad an Genauigkeit entspricht. Der minimale Wert θ in dem vorbeschriebenen Experiment ist 1/50 eines Grades.
Im Hinblick auf die in Schritt c) ausgeführte Funktion zeigen die Fig. 7a, 7b und 7c polarisationserhaltende optische Fasern, in welchen die Position der Hauptpolarisationsachsen visuell erkannt werden können. Fig. 7a zeigt eine polarisationserhaltende optische Faser F, in welcher zwei Spannelemente 72 mit im wesentlichen kreisförmiger Gestalt symmetrisch angeordnet sind im Hinblick auf Mittelkern 71 der Faser. Die schnelle Hauptpolarisationsachse dieses Typs Faser ist rechtwinklig zu der Achse, welche durch den Mittelpunkt der beiden Spannungszonen verläuft, wobei auf die Faser als PANDA-Typ Bezug genommen wird. Die vorher als langsame bestimmte Achse ist rechtwinklig zu der schnellen Achse und ist dementsprechend in Fig. 7a senkrecht.
Fig. 7b zeigt eine Faser F', in welcher ein kreisförmiger Kern 71' vorhanden ist, umgeben von einem Spannungselement 72' elliptischer Form. Die langsame Polarisationsachse der Faser stimmt mit der Hauptachse der elliptischen Form überein.
Zuletzt umfasst die Faser F" in dem Beispiel aus Fig. 7c einen kreisförmigen Mittelkern 71" und zwei Spannungszonen 72" von im wesentlichen trapezförmiger Gestalt, symmetrisch angeordnet im Hinblick auf den Mittelkern. In dieser Faser verläuft die langsame Polarisationsachse durch die Mittelachse, welche durch die zwei Trapeze verläuft.
In den vorgenannten Beispielen ist es durch Verwendung eines Mikroskops möglich, wenn auch nur mit ungefährer Genauigkeit, die schnelle Polarisationsachse und folglich die langsame Polarisationsachse der Faser zu bestimmen.
Es sollte davon Kenntnis genommen werden, dass in dem beschriebenen Verfahren die Ausrichtung vorzugsweise im Hinblick auf die senkrechte Achse zur Polarisationsachse des Lichtstrahls, nachfolgend als langsame Achse definiert, vorgenommen wird; dieses Verfahren sieht eine Winkelempfindlichkeit vor, die wesentlich höher ist als im umgekehrten Fall, anders formuliert als in dem Fall, wenn die Ausrichtung im Hinblick auf die schnelle Achse durchgeführt wird. Im Besonderen wird die Polarisation durch Messen der Minimalleistung am Eingang des Leistungsmesser bestimmt. Wenn folglich die Achse mit der minimalen optischen Leistung bestimmt wurde, ist das Maximum ebenfalls bestimmt, welches in diesen Fasern immer rechtwinklig zum Minimum ist. Das Verfahren bietet also ein effektives Ausrichten zwischen der Faser und dem Stecker sogar in den Fällen, in welchen die Ausrichtung im Hinblick auf die schnelle Achse der Faser ausgerichtet wird.
Dieses Verfahren ist immer dort anwendbar, wo ein Drehen der Polarisationsrichtung des Lichtstrahls durch Drehen des Faser möglich ist. Zum Beispiel kann eine optische Faser, die nicht notwendigerweise in einen Stecker der beschriebenen Art eingesetzt, aber an einem Mechanismus befestigt ist, der ein Drehen um ihre optische Achse ermöglicht, mit einem festen Bezug ausgerichtet werden, in unserem Fall einer flachen Werkstück-Oberfläche, mit welchem eine weitere optische oder opto-elektrische Vorrichtung, wie beispielsweise einem optischen Modulator, ausgerichtet werden kann, so dass das von der Faser ausgehende Signal unter Erhaltung der Polarisation mit der Einheit verbunden werden kann.
Ein weiteres charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die separate Bildung eines verlässlichen Bezugs, bestehend aus dem mit der flachen Werkstück-Oberfläche ausgerichteten Polarisator, welche nachfolgend zum Ausrichten einer Faser mit einem Stecker unter Verwendung des ausgerichteten Polarisators verwendet werden kann.
Abschließend wird in Fig. 10 die Verbindung zwischen zwei Fasern F, eingesetzt in zwei Stecker 1 der beschriebenen Art, dargestellt, die unter Verwendung einer Buchse 101 mit zwei identischen Schlüsseln 501, entsprechend den Schlüsseln 51 in Stecker 1, hergestellt wurde.
Diese Verbindung ist ein Beispiel der Verwendung eines Steckers gemäß der vorliegenden Erfindung, gleichermaßen ist es möglich, die Faser mit einer optischen Einheit zu verbinden, die eine Einsetz-Buchse besitzt und einen ähnlichen Schlüssel wie die Buchse 101.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Polarisierungsachse von polarisationserhaltenden Fasern, bestehend aus folgenden Schritten:

a) Senden eines polarisierten optischen Signals entlang einer polarisationserhaltenden Faser (F);

b) Emittieren des polarisierten optischen Signals von einem Ende der Faser in Form eines Lichtstrahls entlang einer optischen Achse (67) und entlang einer der beiden Polarisationsachsen der Faser;

c) Einsetzen eines Polarisators (63) mit mindestens einer Achse maximaler oder minimaler Durchlässigkeit zwischen der Faser (F) und einem optischen Leistungsmesser (66), so dass die optische Ausbreitungsachse (67) des Strahls durch den Polarisator verläuft, und so dass eine der Achsen in Bezug auf eine Referenzfläche (6) eine festgelegte Position einnimmt;

dadurch gekennzeichnet dass es ferner folgende Schritte umfaßt:

d) Drehen des Polarisators um eine parallel zur optischen Achse (67) verlaufende Achse, bis mit dem optischen Leistungsmesser (66) eine minimale Ausgangsleistung gemessen wird;

e) Aufzeichnen der vom Polarisator im vorherigen Schritt erreichten Winkelposition;

f) Drehen des Polarisators um eine Achse, so dass seine Rückseite sich vor dem emittierenden Ende der Faser befindet;

g) Drehen des Polarisators um eine parallel zur optischen Achse (67) verlaufende Achse, bis die minimale Ausgangsleistung gemessen wird;

h) Aufzeichnen der im vorherigen Schritt vom Polarisator erreichten Winkelposition;

i) Drehen des Polarisators um eine parallel zur optischen Achse (67) verlaufende Achse in einem Winkel, der der Hälfte der Differenz der beiden in den beiden vorhergehenden Drehungen gemessenen Winkel entspricht;

j) Drehen der Lichtleitfaser um die optische Achse (67), wobei eine ihrer Polarisationsachsen ausgerichtet wird, bis mit dem Leistungsmeßgerät (66) die minimale Ausgangsleistung weitgehend gemessen wird;

k) Wiederholen der Schritte d) bis j) bis der Winkel der in Schritt i) durchgeführten Drehung einem erforderlichen Grad an Genauigkeit entspricht;

l) Gleichsetzen der Polarisationsachse der Faser (F) mit der ausgerichteten Achse des Polarisators (63).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen den Schritten b) und c) noch folgende Schritte umfaßt:

- Beobachten des Endes der polarisationserhaltenden Faser unter einem Mikroskop;

- Drehen der Faser um die optische Achse (67), so dass sie in eine Position gebracht wird, in der eine der beiden Polarisationsachsen weitgehend rechtwinklig zur Referenzfläche (6) verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das polarisierte optische Signal entlang der langsamen Polarisationsachse der Faser verläuft.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsachse der Faser rechtwinklig zur Referenzfläche (6) verläuft und die Achse maximaler Durchlässigkeit des Polarisators parallel zur Referenzfläche (6) ausgerichtet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt "Senden eines polarisierten optischen Strahls entlang einer polarisationserhaltenden Faser (F)" ferner den Schritt "Verbinden einer Lichtquelle (68) und eines Polarisators (69) mit der Faser (F)" enthält.