DE4302133A1

DE4302133A1 - Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen

Info

Publication number: DE4302133A1
Application number: DE19934302133
Authority: DE
Inventors: Erich Becker; Walter Dr Heitmann; Georg Maltz; Werner Stieb
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1994-07-28

Description

Die Erfindung betrifft einen Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen zur Mehrfachausnutzung von Lichtwellenleiterübertragungsnetzen.

In künftigen Lichtwellen-Nachrichtennetzen der nationalen Telekommunikationsgesellschaften steigt der Bedarf an Möglichkeiten zur Mehrfachnutzung (verschiedene Kanäle) der Lichtwellenleiter. Verschiedene Dienste, z. B. Telefon, Videoverteilung und Breitbanddatenübertragung können bei verschiedenen Lichtwellenlängen gleichzeitig über eine Glasfaser übertragen werden. Es ist auch schon überlegt worden, die elektrische Fernspeisung der Telefonanlage beim Teilnehmer über einen optischen Kanal der Glasfaser und einen elektrooptischen Wandler durchzuführen.

Es ist schon labormäßig eine Übertragung von drei verschiedenen Wellenlängen über eine Glasfaser demonstriert worden. Dabei sind die drei Wellenlängen über einen Multiplexer in die Glasfaser eingespeist und am Ende der Glasfaserstrecke durch einen Demultiplexer wieder getrennt worden. Als Multiplexer/Demultiplexer wurden hier optische Filter, z. B. Interferenzfilter, Prismen oder Gitterfilter eingesetzt. Bei diesen Filtern handelt es sich um gesonderte Bauteile, in welche das Licht über Linsensysteme eingespeist bzw. herausgeführt werden muß. Hieraus entstehen schwerwiegende Nachteile, die darin bestehen, daß die Filter häufig nachgestellt werden müssen, da durch Erschütterungen, Temperatureinflüsse etc. Fehler auftreten können. Die Verluste in den Filtern liegen bei 3-7 dB [IEEE Transactions on communications No. 7, Juli 1978, S. 1082-1087].

Aus der WO 87/03 702 ist es bekannt, Quarzglasfaser- Schmelzkoppler als Wellenlängen-Multiplexer (WDM) für zwei Wellenlängen zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Multiplexer/Demultiplexer aus einem Schmelzkoppler bereitzustellen, der mehr als zwei Wellenlängen multiplexieren, d. h. mischen und demultiplexieren, d. h. entmischen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 4 genannten Merkmale gelöst. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Licht die Faser nicht verlassen muß. Die Multiplexer/Demultiplexer nach der Lehre der Erfindung sind werksseitig vorgefertigte Bauteile, die vor Ort in das Glasfasernetz wie eine Monomodefaser eingespleißt werden können.

Bei einem Multiplexer/Demultiplexer aus zwei Schmelzkopplern mit unterschiedlichen Koppelverhältnissen leitet der erste Schmelzkoppler eine Wellenlänge in den ersten Ausgang und zwei Wellenlängen in seinen zweiten Ausgang. Der zweite Schmelzkoppler trennt die beiden aus dem zweiten Ausgang des ersten Kopplers austretenden Wellenlängen auf seine beiden Ausgänge auf.

Die erfindungsgemäßen Multiplexer/Demultiplexer ermöglichen eine wirtschaftliche Übertragung von gleichzeitig drei Wellenlängen über einen Lichtwellenleiter. Die Wellenlängen könnten zur Übertragung der Schmalbanddienste (Telefon), für Breitbanddienste (Fernsehen, Video, Bildtelefon) und für eine Fernspeisung des Teilnehmertelefons verwendet werden. Zur Anwendung könnten folgende Wellenlängenbereiche gelangen:

λ₁ ∼ 1280-1350 nm, Dämpfung ∼ 0,35-0,32 dB/km, Dispersion < 3,5 ps/nmkm
λ₂ ∼ 1420-1460 nm, Dämpfung ∼ 0,30-0,23 dB/km, Dispersion < 10 ps/nmkm
λ₃ ∼ 1550-1600 nm, Dämpfung ∼ 0,2 dB/km, Dispersion < 17-21 ps/nmkm

Die Erfindung ist anhand der Diagramme 1-3 sowie der in den Fig. 1 bis 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In dem Diagramm 1 ist der Dämpfungskoeffizient sowie die Dispersion einer handelsüblichen Monomodefaser gegenüber der Wellenlänge aufgetragen. Es ist erkennbar, daß die Dämpfungskurve zwischen 1360 und 1410 nm ein ausgeprägtes Maximum zeigt. Die für die Übertragung sinnvollen Wellenlängen liegen also diesseits und jenseits des Maximums. Die Dispersion steigt nahezu linear an.

Die Diagramme 2 und 3 zeigen das Koppelverhältnis CR gegenüber der Wellenlänge. Diese Koppelverhältnisse werden bei der Herstellung der Schmelzkoppler eingestellt, und zwar durch die Länge des Tapers. Bei dem in Diagramm 2 dargestellten Beispiel ist für die Wellenlängen λ₁ und λ₂ das Koppelverhältnis 0%, d. h. das Licht wird dicht in die parallele Faser überkoppelt, es verbleibt in der Faser, in die es eingespeist wurde. Licht mit der Wellenlänge λ₃ jedoch wird zu 100% in die zweite Faser überkoppelt und kann am Ende der zweiten Faser detektiert werden.

Bei dem Beispiel nach Diagramm 3 ist das Koppelverhältnis für λ₁ 100% und für λ₂ 0%, d. h. diese beiden Wellenlängen werden auf die zwei Tore des Kopplers aufgeteilt. Diese Verhältnisse können z. B. durch Veränderung der Taperlängen eingestellt werden.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind drei Monomodefasern 1, 2, und 3 dargestellt, von denen die Monomodefasern 1 und 2, wie bei 4 dargestellt, einen Schmelzkoppler bilden. Die Monomodefasern 2 und 3 sind bei 5 durch einen Schmelzkoppler miteinander verschmolzen. Die Koppler 4 und 5 werden, wie an sich bekannt, dadurch hergestellt, daß man zunächst die Monomodefasern 1 und 2 parallel und in Kontakt miteinander einspannt, die Monomodefasern 1 und 2 an einer bestimmten Stelle auf ca. 1400 bis 1600°C erhitzt und dabei die Fasern in die Länge reckt. Dabei verschmelzen die Fasern miteinander und verengen sich beim Ziehen, so daß ein sogenannter Taper entsteht. Während des Ziehprozesses wird Licht z. B. in ein Ende der Faser 1 eingespeist und am Ende der Faser 1 und der Faser 2 detektiert. Der Ziehprozeß wird abgebrochen, wenn das gewünschte Koppelverhältnis eingestellt ist. Im Falle des Kopplers 4 wird Licht mit den drei Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ in die Faser 1 eingespeist und der Prozeß abgebrochen, wenn das Licht der Wellenlänge λ₃ am Ende der Faser 1 und das Licht der Wellenlängen λ₁ und λ₂ am Ende der Faser 2 detektiert wird. Nun wird das hinter dem Koppler 4 befindliche Ende der Faser 2 gemeinsam mit der Faser 3 eingespannt, erhitzt und gezogen. Das in das Ende der Faser 1 eingespeiste Licht wird durch den Koppler 4 so aufgeteilt, daß die Wellenlängen λ₁ und λ₂ in der Faser 2 übertragen werden. Der Kopplerziehprozeß wird abgebrochen, wenn die Wellenlängen λ₁ und λ₂ an den Enden der Fasern 2 und 3 detektiert werden. Die Abschnitte 2a und 3a werden abgetrennt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei Koppler 4 und 5 wie oben beschrieben, einzeln hergestellt worden, und zwar wurde beim Herstellungsprozeß des Kopplers 4 Licht mit den Wellenlängen λ₃ und λ₂ verwendet und bei der Herstellung des Kopplers 5 Licht der Wellenlängen λ₁ und λ₂ verwendet. Die Koppler 4 und 5 werden anschließend wie bei 6 dargestellt, miteinander verspleißt. Bei Einspeisung von Licht mit den Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ in die Faser 1 teilt der Koppler 4 die Wellenlänge λ₃ auf die Faser 1, die Wellenlängen λ₁ und λ₂ auf die Faser 2 auf. Der Koppler 5 teilt die Wellenlängen λ₁ und λ₂ gleichmäßig auf die Fasern 7 und 8 auf.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird ein Multiplexer/Demultiplexer vorgeschlagen, bei welchem aus den Fasern 10, 11 und 12 ein gemeinsamer Schmelzkoppler 13 hergestellt ist. Der Koppler 13 ist dann fertiggestellt, wenn die in die Faser 11 eingespeisten Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ auf die Fasern 10, 11 und 12 aufgeteilt werden. Da während des Kopplerziehens eine Beeinflussung der Koppelverhältnisse zwischen den Fasern 11 und 12, 11 und 13 und 12 und 13 zu befürchten ist, müssen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden.

Nach Fig. 4 wird eine unterschiedlich lange Koppelzone bzw. Taperlänge zwischen dem Koppler für die Fasern 10 und 11 und dem Koppler zwischen den Fasern 11 und 12 gewählt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 und 6 wird die Beeinflussung dadurch vermieden, daß die Fasern 14, 15 und 16 derart angeordnet werden, daß während des Kopplerziehens jeweils nur die Fasern 14 und 15 sowie 15 und 16 einander berühren und miteinander einen Koppler bilden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß zumindest eine der Fasern 14, 15 oder 16 ein unterschiedliches Brechzahlprofil aufweist, was z. B. durch eine unterschiedliche Dotierung des Faserkerns, durch einen unterschiedlichen Modenfeld- bzw. Kerndurchmesser oder durch Diffusion erreicht werden kann.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß eine der Fasern 14, 15 oder 16 einen anderen Durchmesser aufweist, was z. B. durch Ziehen, Vortapern etc. erreicht werden kann.

Claims

1. Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen zur Mehrfachausnutzung von Lichtwellenleiterübertragungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer/Demultiplexer durch Kaskadierung aus zwei verschiedenen Multiplexern/Demultiplexern gebildet ist.

2. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Multiplexer/Demultiplexer aus Schmelzkopplern mit unterschiedlichen Koppelverhältnissen gebildet sind, wobei das Koppelverhältnis des ersten Kopplers bei der ersten und der zweiten Wellenlänge 0% und bei der dritten Wellenlänge 100% ist und das Koppelverhältnis des zweiten Kopplers bei der ersten Wellenlänge 100% und bei der zweiten Wellenlänge 0% ist.

3. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkoppler jeweils ein Eingangstor und zwei Ausgangstore aufweisen und daß das Eingangstor des zweiten Schmelzkopplers mit dem die beiden ersten Wellenlängen übertragenden Ausgangstor verbunden ist.

4. Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen zur Mehrfachausnutzung von Lichtwellenleiterübertragungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer/Demultiplexer durch Verschmelzen und Tapern von drei Monomodefasern hergestellt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Multiplexers/Demultiplexers nach Anspruch 4, bei dem drei Monomodefasern gleichzeitig miteinander verschmolzen und getapert werden und dabei in das Ende der einen Monomodefaser Licht mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Wellenlänge eingespeist wird und die einzelnen Lichtwellenlängen am Ende der einzelnen Monomodefasern detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zu verschmelzenden Monomodefasern ein unterschiedliches Brechzahlprofil aufweist und/oder mindestens eine der Monomodefasern vor dem Verschmelzen in ihrem Durchmesser reduziert wird und/oder mindestens eine der Monomodefasern vor dem Verschmelzen vorgetapert wird und/oder die Monomodefasern mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das unterschiedliche Brechzahlprofil der Monomodefasern durch eine unterschiedliche Dotierung des Faserkerns, durch einen unterschiedlichen Modenfeld- bzw. Kerndurchmesser und/oder durch Diffusion erzielt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Abstände der Monomodefasern zueinander durch Anordnung der Monomodefasern in einer Ebene bzw. in einem rechten Winkel zueinander erzielt werden.