DE2918528A1 - Variable attenuation optical damper - has input light wave guide laterally or axially adjustable relative to end facing output wave guide - Google Patents

Abstract

The optical damping arrangement with variable attenuation comprises light wave guides on the input side (2) and on the output side (3, 4) which are adjustable relative to one another in one plane whilst the end faces of the guides (2, 3a-d 4) face one another. The relative adjustment may be in a lateral direction, or in an axial direction. The wave guides may be held in carriers (5, 6) which may be movable relative to one another by mechanical adjusting screws (11) or by piezo-electric devices.

Description

Optisches Dämpfungsglied.Optical attenuator.

Die Erfindung betrifft ein optisches Dämpfungsglied mit variabler Dämpfung. Derartige Dämpfungsglieder werden in der optischen Nachrichtentechnik benötigt, um den Leistungsfluß in einem Lichtwellenleiter beeinflussen zu können. Die Dämpfungsglieder können dabei so beschaffen sein, daß sie unabhängig von der Eingangsleistung die gleiche Ausgangsleistung abgeben oder daß die Ausgangsleistung um einen bestimmten, einstellbaren Faktor geringer ist als die Eingangsleistung.The invention relates to an optical attenuator with variable Damping. Such attenuators are used in optical communications needed to be able to influence the power flow in a fiber optic cable. The attenuators can be designed so that they are independent of the Input power emit the same output power or that the output power is lower than the input power by a certain, adjustable factor.

Es sind bereits Dämpfungsglieder bekannt, bei denen das Licht eines anregenden tichtwellenleiters über eine Gradientenlinse parallelgerichtet und nach dem Passieren eines Filters mit einstellbarer Transmission von einer zweiten Gradientenlinse in einen weiterfUhrenden Lichtwellenleiter fokussiert wird. Derartige Dampfungsglieder sind unhandlich und groß. Ihre mini- malen Einfügeverluste sind mit 4 dB sehr hoch.Attenuators are already known in which the light is a stimulating funnel waveguide is aligned parallel via a gradient lens and after passing through a filter with adjustable transmission from a second gradient lens is focused in a further fiber optic cable. Such damping members are bulky and large. Your mini paint insertion losses are very high at 4 dB.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vergleichsweise unkompliziertes Dämpfungsglied der eingangs genannten Art anzugeben, das einfach herzustellen und mechanisch stabil ist und dessen minimale Einfügeverluste annähernd Null sind.The present invention is based on the object of a comparatively to specify uncomplicated attenuator of the type mentioned, which is simple and is mechanically stable and its minimal insertion losses approximate Are zero.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein ein- und ein ausgangsseitiger Lichtwellenleiter gezielt deJustierbar in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich die Stirnflächen der Lichtwellenleiter gegenüberliegen. Die Wirkungsweise dieses Dämpfungsgliedes beruht auf der gezielten Dejustage zweier Lichtwellenleiter, die ein Maß für die überkoppelnde Leistung ist. Die Dejustage der Lichtwellenleiter kann vorteilhaft dadurch erfolgen, daß die Lichtwellenleiter seitlich gegeneinander verschiebbar sind. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Dejustage besteht darin, daß die Lichtwellenleiter axial gegeneinander verschiebbar sind.This object is achieved according to the invention in that at least One fiber optic cable on the input and one output side can be deliberately de-adjusted in one Are arranged plane, wherein the end faces of the optical waveguide are opposite. The mode of action of this attenuator is based on the targeted misalignment of two Optical fiber, which is a measure of the power to be coupled over. The misalignment the optical waveguide can advantageously take place in that the optical waveguide are laterally displaceable against each other. Another advantageous option the misalignment consists in the fact that the optical waveguides can be axially displaced relative to one another are.

Die erfindungsgemäßen Dämpfungsglieder sind in ihrem Aufbau sehr einfach und daher für die kostengünstige Herstellung großer Stückzahlen geeignet. Durch die Ausführung in Planartechnik ergeben sich im Gegensatz zu dem bekannten Dämpfungsglied vergleichsweise sehr kleine Abmessungen. Als Lichtwellenleiter können Stufen- sowie Gradientenfasern unabhängig von der Manteldicke eingesetzt werden. Im einfachsten Fall weist das Dämpfungsglied eingangs- und ausgangsseitig Jeweils nur einen Lichtwellenleiter auf. Die minimal erzielbare Dämpfung beträgt dabei annähernd 0,5 dB. In diesem einfachsten Aufbau eignen sich die Dämpfungsglieder auch für Monomode-Lichtwellenleiter.The attenuators according to the invention are very simple in structure and therefore suitable for the cost-effective production of large quantities. By the execution in planar technology results in contrast to the known attenuator comparatively very small dimensions. Step and Gradient fibers can be used regardless of the cladding thickness. In the simplest In this case, the attenuator has only one optical waveguide in each case on the input and output sides on. The minimum attenuation that can be achieved is approximately 0.5 dB. In this simplest one Construction, the attenuators are also suitable for single-mode fiber-optic cables.

Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Dämpfungsgliedes empfiehlt es sich, daß die eingangs- und die ausgangsseitigen Lichtwellenleiter jeweils in einer Halterung fixiert sind. Weiterhin empfiehlt es sich dabei, daß die Halterungen mechanisch gegeneinander verschiebbar sind. Anstelle der mechanischen Verschiebung, die beispielsweise mit Hilfe einer Spindel von Hand oder durch einen Schrittmotor vorgenommen werden kann, ergibt sich eine exakte und schnelle Dejustierung auch dadurch, daß die Halterungen piezoelektrisch gegeneinander verschiebbar sind.With regard to a structurally simple design of the attenuator It is recommended that the input and output-side optical fibers are each fixed in a holder. It is also recommended that the brackets are mechanically displaceable against each other. Instead of the mechanical Shift, for example with the help of a spindle by hand or by a Stepper motor can be made, there is an exact and rapid misalignment also in that the brackets are piezoelectrically displaceable relative to one another.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes ergeben sich aus den anhand dreier Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantages of the attenuator according to the invention result from the exemplary embodiments described with reference to three figures.

Dabei zeigt Fig.1 perspektivisch den Aufbau eines einfachen, mechanisch dejustierbaren Dämpfungsgliedes.1 shows the structure of a simple, mechanical one in perspective misadjustable attenuator.

Die Fig.2 bzw. 3 zeigen den prinzipiellen Einsatz eines 2-Tor- bzw. 3-Tor-Dämpfungsgliedes in eine Ubertragungs strecke.The Fig. 2 and 3 show the basic use of a 2-gate or 3-gate attenuator in a transmission line.

Die Fig.1 zeigt perspektivisch und teilweise geschnitten ein Dämpfungsglied 1 mit einem eingangsseitigen Lichtwellenleiter 2 und zwei ausgangsseitigen Lichtwellenleitern 3 und 4. Der Lichtwellenleiter 2 befindet sich in einer Halterung 5, die Lichtwellenleiter 3 und 4 in einer entsprechenden Halterung 6. Die Herstellung dieser Halterungen 5 und 6 mit den Lichtwellenleitern 2 bzw. 3 und 4 kann folgendermaßen geschehen: Auf ein Substrat 7 wird zunächst ein Abstandsplättchen 8 gelegt. Dieses Abstandsplattchen 8 dient als seitlicher Anschlag. Gegen dieses Anschlag wird ein Lichtwellenleiter (oder wenn gewünscht auch mehrere) gelegt und mit einem weite- ren Abstandsplättchen 8a von einigen Millimetern Breite gegen das erste Abstandsplättchen 8 gedrückt. Das weitere Abstandsplättchen 8a dient nun als Anschlag für weitere Lichtwellenleiter 3 und 4, die wiederum durch ein weiteres Abstandsplättchen 8b fest gegen das Abstandsplättchen 8a gedrückt werden. Auf diese Weise lassen sich der gewünschten Anzahl der zu fertigenden Strukturen entsprechend viele Lichtwellenleiter einlegen.FIG. 1 shows, in perspective and partially sectioned, an attenuator 1 with an input-side optical waveguide 2 and two output-side optical waveguides 3 and 4. The optical waveguide 2 is located in a holder 5, the optical waveguide 3 and 4 in a corresponding holder 6. The manufacture of these holders 5 and 6 with the optical fibers 2 or 3 and 4 can be done as follows: A spacer plate 8 is first placed on a substrate 7. This spacer plate 8 serves as a side stop. An optical fiber is used against this stop (or several if desired) and with a wide ren Spacer plate 8a of a few millimeters wide against the first spacer plate 8 pressed. The further spacer plate 8a now serves as a stop for others Optical waveguides 3 and 4, which in turn are replaced by a further spacer plate 8b be pressed firmly against the spacer plate 8a. In this way you can the desired number of structures to be manufactured as many optical waveguides as possible insert.

Die Lichtwellenleiter mit den Abstandsplättchen werden verklebt und mit einem Dedkel9abgeschlossen. Diese Einheit wird dann quer zu den Lichtwellenleitern in zwei Hälften aufgetrennt und die beiden Trennflächen samt den LichtwellenleitersStirnflächen optisch planpoliert.The optical fibers with the spacer plates are glued and concluded with a Dedkel9. This unit is then transverse to the optical fibers separated in two halves and the two separating surfaces together with the optical waveguide end surfaces optically polished.

Anschließend werden die beiden Hälften in Längsrichtung der Lichtwellenleiter aufgetrennt, wobei die Halterungen 5 bzw. 6 mit einer bzw. zwei Lichtwellenleitern entstehen.Then the two halves become the optical waveguide in the longitudinal direction separated, the brackets 5 and 6 with one or two optical fibers develop.

Zwei so erzeugte Halterungen werden mit ihren optisch planpolierten Trennflächen gegeneinander gelegt und in eine U-förmige Schiene 10 eingelegt. Die Halterung 6 wird in dieser Schiene fixiert. Die Halterung 5 kann dagegen über eine Spindel, hier einfach durch eine Schraube 11 angedeutet, relativ zu der Halterung 6 verschoben werden. Wie durch zwei Federn 12 angedeutet ist, steht die Halterung 5 unter Federspannung. Weiterhin können hier nicht dargestellte Führungen, z.B. über Federn, dafür sorgen, daß die beiden Halterungen 5 und 6 in einer Ebene bleiben und nicht gegeneinander verkippen.Two brackets created in this way are optically polished flat Separating surfaces are placed against one another and inserted into a U-shaped rail 10. the Bracket 6 is fixed in this rail. The holder 5, however, can have a Spindle, here indicated simply by a screw 11, relative to the holder 6 can be moved. As indicated by two springs 12, the bracket is standing 5 under spring tension. Furthermore, guides not shown here, e.g. Using springs, ensure that the two brackets 5 and 6 remain in one plane and don't tilt against each other.

In dem hier dargestellten Beispiel wird die Lage der Lichtwellenleiter gegeneinander oder anders ausgedrückt der Versatz und damit die Dämpfung von Hand durch Verdrehen der Schraube 11 eingestellt. Es kann jedoch auch ein Schrittmotor vorgesehen sein, mit dem der Versatz über eine Spindel eingestellt werden kann.In the example shown here, the position of the optical fibers against each other or in other words the offset and thus the Damping adjusted by hand by turning screw 11. However, it can also a stepper motor can be provided with which the offset is set via a spindle can be.

Anstelle der in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig.1 dargestellten Halterungen, bei denen die Lichtwellenleiter zwischen Abstandsplättchen eingeklemmt sind, kann man auch Halterungen verwenden, die aus bereits vorgeschlagenen Parallel-Lichtwellenleiterstrukturen (P 28 56 770.6) hergestellt sind. Dabei werden mehrere Lichtwellenleiter auf seitliche- Berührung auf ein Substrat gelegt, verklebt und mit einem Deckel abgeschlossen. Die weiteren Bearbeitungsschritte entsprechen den bereits beschriebenen. Man kann sagen, daß bei dieser Art der Herstellung die Abstandsplättchen durch Lichtwellenleiter ersetzt werden. Ein damit ausgerüstetes Dämpfungsglied 1 weist eingangs- und ausgangsseitig eine große Anzahl von Lichtwellenleitern auf. Das bietet die Möglichkeit, mehrere unterschiedliche Eingangssignale um den gleichen Faktor zu dämpfen und darüber hinaus diesen Faktor'synchron für alle Eingangssignale zu variieren. Ein derartiges Dämpfungsglied 1 könnte man also als 2-Tor, 3-Tor oder - wie eben besprochen - als Vielfach-Tor ausführen. Bei einem 2- oder 3-Tor hätten die meisten Lichtwellenleiter keine optische Funktion. In diesen Fällen ist die Verwendung der Abstandsplättchen vorteilhaft.Instead of the one shown in this exemplary embodiment according to FIG Brackets in which the fiber optic cable is clamped between spacer plates are, you can also use brackets made from previously proposed parallel optical waveguide structures (P 28 56 770.6) are made. Several fiber optic cables are placed on the side Touch placed on a substrate, glued and closed with a lid. The further processing steps correspond to those already described. One can say that in this type of manufacture the spacer plates are made by optical fibers be replaced. An attenuator 1 equipped with it has the input and output sides a large number of optical fibers. That offers the possibility of several attenuating different input signals by the same factor and beyond to vary this factor synchronously for all input signals. Such an attenuator 1 could be a 2-goal, 3-goal or - as just discussed - a multiple goal carry out. With a 2 or 3 port, most fiber optic cables would not have an optical one Function. In these cases it is advantageous to use the spacer plates.

In den folgenden Fig. 2 und 3 wird nur auf das 2-Tor und das 3-Tor näher eingegangen. In der Fig.2 ist noch einmal das Dämpfungsglied 1 gemäß der Fig.1 mit seinem eingangsseitigen Lichtwellenleiter 2 und seinen ausgangsseitigen Lichtwellenleitern 3 und 4 schematisch dargestellt. Dieses Dämpfungsglied befindet sich in einem Gehäuse 13. Die'Lichtwellenleiter sind an Stecker 14 bis 16 angeschlossen. Über einen Lichtwellenleiter 2a wird ein Signal in das Dämpfungsglied 1 eingespeist.In the following Figs. 2 and 3, only the 2-port and the 3-port are used entered into more detail. In FIG. 2, the attenuator 1 according to FIG. 1 is shown again with its input-side optical waveguide 2 and its output-side optical waveguides 3 and 4 shown schematically. This attenuator is in one Housing 13. The optical waveguides are connected to plugs 14 to 16. Above A signal is fed into the attenuator 1 via an optical waveguide 2a.

Das über die Leitung 3a erhaltene Ausgangssignal wird weiterverarbeitet.The output signal received via line 3a is processed further.

Bei diesem hier dargestellten 3-Tor ergibt sich zusätzlich ein Signal auf der Leitung 4a. Dieses Signal ist in allen solchen Anwendungsfällen nötig, in denen sich in dem Lichtwellenleiter 3a, sich selbstregelnd, eine bestimmte Funktion I2=I2(I1) einstellen soll, so daß während der Regelung das Signal I2 auf der Leitung 3a zur Weiterleitung ständig zur Verfügung steht. Über den Abgriff 4a mit dem Signal 13 und die Kenntnis des Versatzes ist das Signal I2 eindeutig bestimmt. Wird also das Signal I3 gemessen, so kann beispielsweise über einen Schrittmotor die Verschiebung der Lichtwellenleiter innerhalb des Dämpfungsgliedes 1 automatisch bis zum Erreichen eines vorgewähiten Wertes 13 und damit des gewünschten Dämpfungsfaktors fortgesetzt werden.In the case of the 3-gate shown here, there is also a signal on line 4a. This signal is necessary in all such applications, in which in the optical waveguide 3a, self-regulating, a certain function I2 = I2 (I1) should be set, so that the signal I2 on the line during control 3a is always available for forwarding. Via the tap 4a with the signal 13 and the knowledge of the offset, the signal I2 is uniquely determined. So will If the signal I3 is measured, the displacement can for example be carried out using a stepping motor the optical waveguide within the attenuator 1 automatically until it is reached of a preselected value 13 and thus the desired damping factor will.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig.2 ist der Lichtwellenleiter 4 zur Steuerung aus dem Gehäuse 13 herausgeführt worden. Diese Steuerung kann jedoch direkt intern vorgenommen werden, wie durch die punkt-strichlierte Rückkopplung 17 angedeutet werden soll.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the optical waveguide is 4 has been led out of the housing 13 for control purposes. However, this control can can be made directly internally, such as by the dot-dashed feedback 17 should be indicated.

Fig.3 zeigt entsprechend die schematische Darstellung eines 2-Tores. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.3 shows the schematic representation of a 2-gate. The same parts are provided with the same reference symbols.

Bei einem 2-Tor können folgende Fälle unterschieden werden: Soll das Ausgangs signal I2 auf der Leitung 3a um einen bestimmten Faktor kleiner als das Eingangssignal 11 auf der Leitung 2a sein, so muß man einen entsprechen- den definierten Versatz innerhalb des Dämpfungsgliedes 1 einstellen. Soll jedoch das Ausgangssignal 12 unabhängig vom Eingangssignal I1 stets einen bestimmten Wert haben, so benötigt man darüber binaus auch die Kenntnis des Eingangssignals 11 (I1 entspricht dann dem Steuersignal I3 beim 3-Tor). Der einfachste Aufbau für die Verwendung des 2-Tores ist der, daß das Ausgangssignal I2 gemessen und der Versatz solange verändert wird, bis sich die gewünschte Größe des Ausgangssignals eingestellt hat.With a 2-gate, the following cases can be distinguished: Should that Output signal I2 on line 3a smaller than that by a certain factor Input signal 11 be on line 2a, one must have a corresponding the Set the defined offset within the attenuator 1. But should that Output signal 12 always have a certain value regardless of input signal I1, so you also need knowledge of the input signal 11 (I1 corresponds to then the control signal I3 for the 3-gate). The simplest setup for using the 2-gate is that the output signal I2 is measured and the offset is changed for as long until the desired size of the output signal has been set.

Für derartige variable Dämpfungsglieder bestehen im wesentlichen zwei Anwendungsmöglichkeiten: Ist z.B. eine Ubertragungsatrecke optimal für eine bestimmte Länge 11 ausgelegt, steht jedoch zur Testung der Strecke, insbesondere des Modulationsverhaltens auf der Empfängerseite, nur eine geringere Ubertragungslänge 12 kleiner 11 zur Verfügung, so muß die Strecke zusätzlich entsprechend bedämpft werden. In einem anderen Beispiel ist es interessant zu wissen, welche maximale Übertragungslänge zulässig ist bzw. welche minimale Leistung den Detektoren angeboten werden muß. In beiden Fällen können variable Dämpfungsglieder die jeweiligen Testsituationen simulieren. Bei diesen beiden Beispielen steht das Ausgangssignal I2 in einem wählbaren bestimmten Verhältnis zu dem Eingangssignal 11.There are essentially two such variable attenuators Possible applications: Is e.g. a transmission path optimal for a certain Length 11 designed, but is available for testing the route, in particular the modulation behavior on the receiving end, only a shorter transmission length 12 less than 11 is available, so the route must also be damped accordingly. In another example Is it interesting to know which maximum transmission length is permissible? what minimum performance must be offered to the detectors. In both cases you can variable attenuators simulate the respective test situations. With these In both examples, the output signal I2 has a specific selectable ratio to the input signal 11.

12 (I) =oC() . I? ) f bedeutet dabei den Versatz der Lichtwellenleiter innerhalb des Dämpfungsgliedes. 12 (I) = oC (). I? ) f means the offset of the fiber optic cable inside the attenuator.

Für eine weitere Einsatzmöglich soll die Ausgangslei-9ang des Signals I2 unabhängig von der Eingangsleistung des Signals I1 immer in demselben Meßbereich liegen.The output line of the signal should be used for further use I2 always in the same measuring range regardless of the input power of signal I1 lie.

Für Meßzwecke kann das z.B. nötig werden, wenn das Eingangssignal die Detektoreinrichtung ohne Dämpfungsglied übersteuert und somit z.B. das Modulationsverhalten von Sender und Übertragungsstrecke nicht getestet werden kann.This can be necessary for measuring purposes, for example, if the input signal the detector device without attenuator is overdriven and thus, for example, the modulation behavior the transmitter and transmission path cannot be tested.

Durch eine Kaskadierung mehrerer Dämpfungsglieder kann der Dämpfungsfaktor beliebig gesteigert werden. Auf der anderen Seite kann durch Einstellen eines Faserversatzes g = 0 auch eine minimale Dämpfung von etwa 0,5 dB eingestellt werden.By cascading several attenuators, the attenuation factor can be increased at will. On the other hand, by adjusting a fiber offset g = 0, a minimum attenuation of about 0.5 dB can also be set.

Damit am Ausgang der Dämpfungsglieder die beim Koppeln möglicherweise entstehenden Mantelmoden abgestreift sind, werden vorteilhafterweise die Lichtwellenleiter in dem Dämpfungsglied in einen Kleber eingebettet, dessen Brechungsindex höher als der des Mantelmaterials ist.So that at the output of the attenuators possibly when coupling The resulting cladding modes are stripped off, the optical waveguides are advantageously embedded in the attenuator in an adhesive whose refractive index is higher than that of the jacket material.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig.1 beruht die Dejustage der eingangs- und ausgangsseitigen Lichtwellenleiter auf deren seitlichem Versatz. Ebenso ist jedoch auch die Dejustage durch das axiale Auseinanderrücken der Lichtwellenleiter möglich.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the misalignment is based Incoming and outgoing optical waveguides on their lateral offset. as well However, there is also the misalignment due to the axial moving apart of the optical waveguides possible.

3 Figuren 6 Patentansprüche3 Figures 6 claims

Claims (6)

PatentansprUche: 1 Optisches Dämpfungsglied mit variabler Dämpfung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein eingangs- und ein ausgangsseitiger Lichtwellenleiter (2 bis 4) gezielt dejustierbar in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich die Stirnflächen der Lichtwellenleiter (2 bis 4) gegenüberliegen.Claims: 1 optical attenuator with variable attenuation, by the fact that at least one input and one output Optical fibers (2 to 4) are deliberately misadjustable in one plane, wherein the end faces of the optical waveguides (2 to 4) are opposite one another. 2. Dämpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtwellenleiter (2 bis 4) seitlich gegeneinander verschiebbar sind.2. Attenuator according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the optical waveguides (2 to 4) can be moved laterally relative to one another are. 3. Dämpfungsglied nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Lichtwellenleiter (2 bis 4) axial gegeneinander verschiebbar sind.3. Attenuator according to claim 1, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that the optical waveguides (2 to 4) are axially displaceable relative to one another. 4. tämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die eingangs-und die ausgangsseitigen Lichtwellenleiter (2 bis 4) jeweils in einer Halterung fixiert sind.4. damping member according to one of claims 1 to 3, characterized g e k It is noted that the input and output optical waveguides (2 to 4) are each fixed in a holder. 5. Dämpfungsglied nach Anspruch 4, dadurch g e k e n nz e i c h ne t , daß die Halterungen (5, 6) mechanisch gegeneinander verschiebbar sind.5. Attenuator according to claim 4, characterized in that g e k e n nz e i c h ne t that the brackets (5, 6) are mechanically displaceable relative to one another. 6. Dämpfungsglied nach Anspruch 4, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Halterungen (5, 6) piezoelek trisch gegeneinander verschiebbar sind.6. Attenuator according to claim 4, characterized in that g e k e n nz e i c h n e t that the brackets (5, 6) are piezoelectrically displaceable against each other.