DE3218022C2 - Optische Einrichtung für das Multiplexen - Google Patents

Optische Einrichtung für das Multiplexen

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Lothar Dipl.-Ing. 8501 Eckental Mannschke
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
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Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg De GmbH
Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
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Abstract

In einem System von hintereinander angeordneten Linsen eines Multiplexers sind gegenüber einem zentral befestigten Lichtwellenleiter für abgehende Strahlung auf einer gemeinsamen Stablinse mehrere Stablinsen parallel zueinander angebracht. Die jeweilige Strahlung für die parallelen Stablinsen kann mit Lichtwellenleitern herangeführt werden. Jede der parallelen Stablinsen ist mit der gemeinsamen Stablinse auf die zu übertragende Strahlung durch ihre Dimension und/oder das verwendete (Glas-)Material abgestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zum Zusammenführen mindestens zweier insbesondere für das Multiplexen unterscheidbarer Lichtstrahlungen in einem Lichtwellenlcitcr mit einem System aus hintereinander angeordneten Stablinsen, in dem jede der Strahlungen auf je eine erste.Stablinse geführt ist. die parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen /weiten Stnblinse angeordnet sind, wobei der Durchmesser der /weilen Stablinse größer als der Durchmesser einer ersten Slablinse ist. Ein daraus gebildeter Multiplexer wird in tier optischen Nachrichtenübertragung verwendet, um beispielsweise in der Wellenlänge unicrscheidbarcs Lieht aus verschiedenen Quellen gemeinsam über einen Lichtwellenleiter (LWL) zu schicken.
In einer bekannten optischen Fokussiereinrichtung für ein MuUiplex-Übertragungssystem (DE-AS 27 41849) werden verschiedene Beugungsgitter zum Zusammenführen der jeweiligen Strahlung verwendet. Sowie in der DE-OS 27 45 940 als auch beim Aufsatz von K. Kobayashi und andere »Mikrooptic Devices for Fiberoptic Communications« Fiber Integrated Optic, VoI 2, 1979. Seiten 1 — 17 sind optische Einrichtungen mit hintereinander angeordneten Gradienten-Stablinsen vorgesehen, die teildurchlässige Spiegel verwenden. Aus Abbildungsgründen liegen die LWL solcher Einrichtungen (z. B. auch DE-OS 29 16 234, US-PS 41 11 524 und 41 98 117) derart außermittig an den verwendeten Stablinsen. daß dadurch unerwünschte Verluste auftreten.
In einem aus der US-PS 39 37 557 bekannten Sternkoppler zwischen gleichviel kommenden und gehenden Lichtwcllcnleiteirn sind auf einer Stirnfläche einer größeren Eingangs- Gradienten-Stablinse mehrere kleinere Ausgangs-Gradicnien-Stablinsen angekoppelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem solchen Sternkoppler eine kompakt aufzubauende Einrichtung für das optische Multiplexen mit Stablinsen zu schaffen.
Diese Aufgab« v'lrd bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art einerseits dadurch gelöst, daß die Längen der ersten Stablinsen danach ausgewählt sind, daß sie untereinander verschiedene auf die jeweils zu übertragende Strahlung abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen. Eine andere Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Brechungsindizes der ersten Stablinscn danach ausgewählt sind, daß sie verschiedene auf die jeweils zu übertragende Strahlung abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen.
Der F.rfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit Gradicnlen-Stablinscn verschiedener Geometrie und/ oder optischer Eigenschaften Abbüdungsvcrluste verringert werden, wodurch sich die Uoenragungseigenschaften derartiger Systeme verbessern lassen.
Weitere, in den Ansprüchen angegebene vorteilhafte Ausgestallungen der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiclc näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 in perspektivischer Ansicht eine Einrichtung zum Zusammenführen der Strahlungen aus 6 Lichtwellenleitcrn.
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt einer anderen, Strahlungen aus drei Lichtwellenlcitern zusammenführenden Einrichtung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten optischen Teil einer Einrichtung für die optische Nachrichtenübertragung kommen 6 Lichtwellenleiter (LWL) 1—6 zusammen. Diese Lichlwcllcnleitcr sind nach einem )usticrungsvorgang beispielsweise durch einen optischen Kleber ;in je einer Stablinsc 11 — 16 befestigt. Die Bedeutung der |usticrung wird noch gesondert erläutert.
Die Stablinscn ihrerseits sind mit den jeweiligen, den LWL 1—6 gegenüberliegenden Enden auf der Stirnfläche 7 einer /weilen Stablinsc 8 bcTcMigt. Auf der rückwärtigen Seite dieser Siablinsc 8 ist — im verdeckt gezeichneten Bereich gestricheil — zentral ein. die abgehende .Strahlung aufnehmender. Lieht wellenleiter 9 angebracht.
Die in den l.iehlwcllenlcitcrn 1—6 geführten Strahlungen unterscheiden sich beispielsweise durch ihre Wellenlänge voneinander. Um eine gemeinsame I Jbcr-
JO
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tragung im Wellenlängen-Multiplex-Verfahren über den abgehenden. Strahlung akzeptierenden Lichtwel-Icnlciter9zu ermöglichen, wird in der dargestellten Einrichtung
— jede Strahlung durch je eine erste Stablinse 11 — 16 aufgeweitet,
— durch die gemeinsame /weile Stablinse 8 zentral gesammelt.
— und auf den Kern der zentral angeklebten Stirnfläehe des Lichtwellenleiters 9 fokussiert.
In der in Fi g. 1 dargestellten Einrichtung bildet jede der Stablinsen 11 —16 in Kombination mit der Stablinse 8 ein eigenes vollständiges Untersystem. Zur Verringcrung von Verlusten wird jedes Untersystem auf die zu übertragende Wellenlänge abgestimmt. Eine danach aufgebaute Einrichtung erkennt man beispielsweise an den unterschiedlich langen, parallel liegenden Einzellinsen, durch deren optische Eigenschaften außer der Sirahlaiifv/eit'jng (Koüimierung) noch ein weüenlängenabhängiger Abbildungsfehler der ger-einsamen Stablinse 8 kompensierbar ist
Eine andere nicht dargestellte Version verwendet parallel liegende Stablinsen äußerlich gleicher Dirnension jedoch mit unterschiedlichen, auf andere Weise erzeugten, optischen Eigenschaften. In den Untersystemen wird dabei die Abbildung durch das verwendete Material, d. h„ durch Auswahl der Größe und/oder des Verlaufes des jeweils verwendeten Berechnungsindex jo für die zu übertragende Wellenlänge abgestimmt.
Selbstverständlich könnte Strahlung im Zeil-Multiplex-System in vergleichbaren und daher nicht gesondert darzustellenden optischen Einrichtungen gesammelt werden. Darüber hinaus ist es auch die gleichzeiti- j5 ge Übertragung in Wellenlängen — und in Zeitmultiplcx-Verfahren mit einer optischen Einrichtung der beschriebenen Art denkbar.
In einem Ausführungsbeispiel sind Stablinsen mit Gradienten^rofil (GRIN-Stablinsen) vorgesehen. Wenn die gemeinsame zweite Stablinse 8 die Länge von einem Viertel der Strahlperiode (V4 pitch) und dir parallelen ersten Stablinsen 11 — 16 die Länge von drei Vierteln der Strahlperiode (V* pitch) haben, dann liegen die Stellen, an denen die einstrahlenden LWL anzukleben sind, besonders weit auseinander. Das ;iat wiederum den Vorlei! geringer gegenseitiger Störung für die bei der Montage erforderliche Juslierungsmittel.
In einer weiteren, in Fig. 2 dargestellten Version werden an der Mantelfläche geschliffene Stablinsen vcrwendet, um die ersten GRIN-Stablinsen möglichst dicht und innerhalb der Akzeptanzfläche der zweiten Stablinse anzuordnen. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist in der Fig.2 von drei ersten GRIN-Stablinscn eine weggelassen worden, um die Schliffe 10 an den gezeichneten GRIN-Stablinsen erkennen zu können. Die Zwischenräume zwischen den ersten Stablinsen werden vorteilhaft mit optischem Kleber ausgefüllt.
Eine noch größere Anzahl erster Stablinsen könnte in einer nicht dargestellten Ausführungsform durch An- ω schleifen und Schrägstellen von bis zu 12 GRIN-Stablinsen gebildet werden. Sollen aber noch mehr Strahlungen zusammengefaßt werden, so bietet sich die Möglichkeit an, die Ausgänge mehrerer derartiger Einrichtungen wiederum zusammenzufassen. br>
Ohne besondere Darstellung ergeben sich vorteilhaft weitere Verringerungen der Einfiigungsverlustc des beschriebenen Multiplexers bei der Verwendung von Lichtwellenleitern 1 —6 mit Kern und/oder numerischer Apertur kleiner als bei dem aufnehmenden Lichtwellenleiler 9. lecioch sollte der Mindestdurchmesser von 30 μ Meter nicht unterschritten werden.
Bezugszeichen
I —6 (einstrahlende) Lichtwellenlciter
7 Stirnfläche von Stablinse 8
8 gemeinsame zweite Stablinse
9 (abgehender) Lichtwellenleiter
10 Anschliff
11 — 16 (erste) Stablinsen
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

IO 15 20 Patentansprüche:
1. Optische Einrichtung zum Zusammenführen mindestens zweier, insbesondere für das Multiplexen unterscheidbarer Lichtstrahlungen in einen Lichtwellenleiter (9) mit einem System aus hintereinander angeordneten Stablinsen (8, 11—16), in dem jede der Strahlungen auf je eine erste Siablinsc (11 —16) geführt ist, die parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen zweiten Stablinsc (8) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der zweiten Stablinsc (8) jeweils größer als der Durchmesser einer ersten Stablinse (11 — 16) ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der ersten Stablinscn (11 —16) danach ausgewählt sind, daß sie untereinander verschiedene auf die jeweils zu übertragende Strahlungswellenlänge abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen.
2. Optische Einrichtung zum Zusammenführen mindestens zweier, insbesondere für das Multiplcxen unterscheidbarer Lichtstrahlungen in einen Lichtwellenleiter (9) mit einem System aus hintereinander angeordneten Stablinsen (8, 11 —16), in dem jede der Strahlungen auf je eine erste Stablinse (11 — 16) geführt ist, die parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen zweiten Siablinse (8) angeordnet sind, wobei der Durchmesser der zweiten Stablinse (8) jeweils größer als der Durchmesser einer ersten Stablinse (11 — 16) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsindizes der ersten Stablinsen (11 — 16) danach ausgewählt sind, daß sie untereinander verschiedene üjf die jeweils zu übertragende Strahlungsweiienlänge abgestimmte optische Eigenschaften aufweisen.
3. Optische Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ersten Stablinse (11 —16) etwa der Länge von drei Vierteln der Strahlperiode (V4 pitch) und die Länge der /weilen Stablinsc (8) etwa der Länge von einem Viertel der Strahlperiode ('Λ pitch) entspricht.
4. Optische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der ersten Stablinscn (11 — 16) an der Mantelfläche angeschliffen ist.
5. Optische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern und/oder die numerische Apertur der die Strahlung an die ersten Stablinsen (11 — 16) heranführenden Lichtwellenleiter (1—6) kleiner als der Kern und/oder die numerische Apertur des Strahlung aufnehmenden Lichtwellenleiters (9) sind/ist.
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