DE3149616A1

DE3149616A1 - Optischer depolarisator

Info

Publication number: DE3149616A1
Application number: DE19813149616
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Phys. 7900 Ulm Hillerich; Edgar Dipl.-Phys. 7913 Senden Weidel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1983-07-21

Description

Beschreibung
Optischer Depolarisator Die Erfindung betrifft einen optischen Depolarisator, der insbesondere in faseroptischen Systemen, z,B. Nachrichtenübertragungssystemen einsetzbar ist.
In den letzten Jahren haben optische Nachrichtenübertragungssysteme mit Halbleiterlasern als Sender und einwelligen Glasfaser-Lichtwellenleitern, im folgenden Monomodefasern genannt, ständig an wirtschaftlicher Bedeutung gewonnen. Derartige Systeme werden in Zukunft besondere Bedeutung bei der breitbandigen Nachrichtenübertragung über große Distanzen erlangen. Die Nachrichtehübertragungskapazität von Monomodefasern ist wesentlich höher als die vielwelliger Fasern, auch Multimodefasern genannt, da bei Monomodefasern keine Modendispersion vorhanden ist. Werden als optische Sender Halbleiterlaser mit Emissionswellenlängen zwischen 1,2 und 1,6 um verwendet, so kann durch einen geeigneten Aufbau der Monododefasern in diesem Wellenlängenbereich auch eine geringe Materialdispersion erreicht werden, so daß Bitraten bis zu einem Gigabit/sec über Strecken bis zu hundert Kilometer übertragen werden können. Bei derartigen Systemen zur Nachrichten-Fernübertragung ist nun der derzeitige Preis der Monomodefasern ein wesentlicher Kostenfaktor. Diese Kosten können erheblich vermindert werden, wenn die Monomodefaser durch Wellenlängenmultiplexbetrieb vielfach genutzt wird. Als Multiplexer bzw. Demultiplexer werden dabei optische Bauelemente mit kollimierenden und fokussierenden Bauteilen und Interferenzfiltern bzw. Beugungsgittern verwendet.
Bei diesem technisch sehr interessanten Nachrichtenübertragungssystem taucht nun folgendes Problem auf: Der Halbim wesentlichen monochromat1sches - -leiterlaser emittiert/licht mit einem hohen Yoiarisadann tionsgrad. Die verwendete einwellige Faser hat/auch bei großen Längen nahezu keine depolarisierende.Wirkung. Aufgrund der vorhandenen Doppelbrechung der einwelligen Faser ändert sich der Polarisationszustand des Lichts längs der Faser. Der Polarisationszustand am Ende der Faser ist elliptisch, linear oder zirkular. Dieser Polarisationszustand ändert sich in Abhängigkeit von Umweltbedingungen, wie z.B. Temperatur, Erschütterungen und zwar - einem zufällig. Wird nun zwischen Faserende und/Detektor ein optisches Bauelement mit polarisationsabhängigen Verlusten eingefügt, so werden durch dieses Bauelement die statistischen Polarisationsschwankungen in Intensitätsschlfankungen transformiert, die dann am Detektor als Rauschen in Erscheinung treten. Die Verluste einer Anzahl von Multiplexern und Demultiplexern sind pol arisations abhängig. Werden in den Demultiplexern Interferenzfilter als wellenlängen selektives Element verwendet, so ergibt sich lediglich bei genau senkrechtem Durchgang durch das Filter keine Abhängigkeit der Filtereigenschaften von der Polarisation des ankommenden Lichts. Wird im Demultiplexer ein Beugungsgitter mit einem blaze-Winkel a als wellenlängenselektives Element verwendet, so tritt auch hier mit zunehmendem a eine zunehmende Polarisationsabhängigkeit auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen kostengünstig herstellbaren optischen Depolarisator anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein erster Vorteil besteht darin, daß der erfindungsgemäße Depolarisator mechanisch derart unempfindlich ist, daß störende Umwelteinflüsse, z.B. starke Erschütterungen, weitgehend vernachlässigbar sind.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Depolarisator wenige Justiervorgänge benötigt werden, die im allgemeinen zeit- und/oder kostenintensiv sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert.
Die FIG 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele.
FIG. 4 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Ausführungsbeispi ele.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele beruhen darauf, d das in einem Monomode-Lichtwellenleiter 1 in Pfeilrichtung ankommende polarisierte Licht durch eine Koppelstelle 3 derart in einen Multimode-Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt wird, daß darin höhere Moden des Lichts angeregt werden.
Es entsteht depolarisiertes Licht. Für die Koppelstelle 3 sind verschiedene Ausführungsformen möglich, z.B. radialer Versatz (FIG. 1) oder Winkelversatz (FIG. 2) oder radialer-Versatz und Winkelversatz (FIG. 3r der optischen Achsen und/oder Längsachsen der Lichtwellenleiter 1, 2. Die Koppelstelle 3 ist beispielsweise dadurch herstellbar, daß die Lichtwellenleiter 1, 2,z.B Glasfasern, in einer nichtdargestellten Vorrichtung justiert und anschließend zusammengefügt werden. Als Zusammenfügung ist z.B. ein (Lichtbogen-)Verschmelzen oder Verschweißen oder ein Verkleben geeignet. Es entsteht dadurch ein kompakter sowie störungsunempfindlicher Depolarisator, dessen depolarisierende Nfirkungsweise anhand der FIG. 4 näher erläutert wird.
Die Kurve K in FIG. 4 zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen der Restpolarisation R, am Ausgang des Multimode-Lichtwellenleiters 2, und den durch den Versatz (FIG. 1 bis 3) angeregten Modengruppen, die durch V-Zahlen V, Vmax bestimmt sind. Diese V-Zahlen sind z.B. in dem Buch "Optical Fiber Telecommunications", S.E. Milder und A.G. Chynoweth, Academic Press Inc., London, 1979, 5 37ff.
näher erläutert. Die V-Zahl V8-setzt sich~gemäß der Formel V = 2 (2p + v + 1) zusammen aus der Azimütmodenzahl v und der Radialmodenzahl p. Die Kurve K beruht auf einem erfindungsgemäßen Depolarisator, dessen beliebig langer Monomode-Lichtwellenleiter 1 im wesentlichen vollständig polarisiertes Licht führt. Der Iultimode-Gradienten-Lichtwellenleiter 2 hat eine Länge von lm, einen Kerndurchmesser von 50/um und eine numerische Apertur von 0,21.
Während des Zusammenfügens, z.B. Verschmelzen, der Lichtwellenleiter 1, 2 ist es möglich, den Polarisationsgrad am Ausgang des Depolarisators zu messen und den erwähnten Versatz an der Koppelstelle 3 dahingehend zu korrigieren, daß der Depolarisator eine gewünschte Restpolarisation R aufweist. Auf diese Weise lassen sich Depolarisatoren mit einer Restpolarisation R < 0,1 ... 0,2 herstellen.
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Claims

Patentansprüche Optischer Depolarisator, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Monomode (1) - und einem Multimode-Lichtwellenleiter (2) eine Koppelstelle (3) vorhanden ist, die in dem Nonomode-Lichtwellenleiter (1) ankommendes Licht derart in den Multimode-Lichtwellenleiter(2) einkoppelt, daß letzterer im wesentlichen depolarisiertes Licht weiterleitet.
2. Optischer Depolarisator.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lichtwellenleiter (1, 2) als optische Glasfaser ausgebildet ist,
3. Optischer Depolarisator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstelle (3) mit Radial- und/oder Winkelversatz zwischen den Lichtwellenleitern (1,2) ausgebildet ist.
4. OptischerDepolarisator nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstelle (3) durch ein Zusammenfügen der Lichtwellenleiter (1, 2) entsteht.
5. Optischer Depolarisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenfügen vorzugsweise aus einem Verschweißen, Verschmelzen, Verkleben oder einer Kombination daraus besteht.
6. Optischer Depolarisator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstelle (3) derart ausgebildet ist, daß in dem Multimode-Lichtwelleneiter (2) im wesentlichen höhere Moden des verwendeten Lichts anregbar sind.
7. Optischer Depolarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lichtwellenleiter (2) als Gradienten-Lichtwellenleiter ausgebildet ist,
8. Optischer Depolarisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einstellbare Restpolarisation vorhanden ist.