DE69530059T2

DE69530059T2 - Optischer Verbinder

Info

Publication number: DE69530059T2
Application number: DE1995630059
Authority: DE
Inventors: Yukiko Setagaya-ku Furukata; Yasushi Setagaya-ku Sato; Tetsuya Tsuzuki-ku Suga
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: DE69530059D1; EP0720033A1; EP0720033B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Verbinder, insbesondere einen optischen Verbinder, der eine polarisierungsunabhängige optische Trenneinrichtung aufweist, die zwischen Lichtwellenleitern in faseroptischen bzw. LWL-Kommunikationssystemen und dergleichen vorzusehen ist.
Mit den neuesten Fortschritten in der optischen Nachrichtenübermittlung, wobei Halbleiterlaser als Signallichtquellen verwendet werden, ist es nun möglich, Signale mit Hochgeschwindigkeit und hoher Dichte von mehr als einigen GHz zu übertragen. Unter den verschiedenen optischen Komponenten, die bei einer solchen Hochgeschwindigkeits- und Hochdichte-Signalübertragung verwendet werden, ist ein optischer Entkoppler bzw. eine optische Trenneinrichtung, die den Wiedereintritt von reflektiertem Licht in Halbleiterlaser verhindert.
Optische Entkoppler gibt es als zwei Typen, und zwar einen polarisierungsabhängigen Entkoppler, der nur das Licht durchläßt, das in einer bestimmten Polarisierungsrichtung durchläuft, und einen polarisierungsunabhängigen Entkoppler, der Licht in jeder Polarisierungsrichtung durchläßt. Die zweite Art von optischen Entkopplern wird typischerweise in Lichtverstärkern an Zwischenstellen von Signalübertragungssystemen verwendet und wird in Zukunft in großem Umfang benötigt.
26 zeigt die Ausbildung eines typischen Beispiels des herkömmlichen polarisierungsunabhängigen optischen Entkopplers. Die allgemein mit 410 bezeichnete Trenneinrichtung weist ein Faraday-Drehelement und drei doppelbrechende Kristallplatten auf.
In 26 sind die erste bis dritte doppelbrechende Kristallplatte mit 411, 412 und 413 bezeichnet, und das Faraday-Drehelement 414 ist zwischen den Platten 411 und 412 vorgesehen. Ein zu der Z-Richtung paralleles Magnetfeld wird an das Faraday-Drehelement 414 angelegt. Die doppelbrechenden Kristallplatten 411, 412 und 413 sind parallele Platten, die durch Polieren von einachsigen Kristallscheiben hergestellt sind, die auf solche Weise geschnitten sind, daß ihre C-Achse einen Winkel mit der Oberfläche bildet. Ein Lichtstrahl, der normal zu jeder dieser parallelen Platten einfällt, wird in zwei Komponenten aufgetrennt, die in orthogonalen einander schneidenden Richtungen polarisiert sind. Die doppelbrechenden Kristallplatten 411, 412 und 413 haben unterschiedliche Dicke in Lichtdurchlaßrichtung, und ihr Verhältnis ist 1 : 1/√2 : 1/√2. Die Platte 413 ist derart, daß ihre C-Achse mit der C-Achse der Platte 412 koinzident ist, wenn die letztere um 90° um die Z-Achse gedreht wird. Das Faraday-Drehelement 414 besteht typischerweise aus einem Bismut-substituierten Granat und kann die Richtung der Lichtpolarisierung nichtreziprok durch einen Winkel von 45° drehen. 415 ist eine Kopplungslinse zum Einkoppeln des Lichts in einen Lichtwellenleiter bzw. LWL 416 oder 417.
Für die Zwecke der folgenden Erläuterung wird die Fortpflanzungsrichtung des Lichts mit "vorwärts" angenommen, wenn es von der doppelbrechenden Kristallplatte 411 ausgeht, und mit "rückwärts" angenommen, wenn es von der Platte 413 ausgeht. Daher ist der vorwärts einfallende Lichtstrahl mit 10f und der rückwärts einfallende Lichtstrahl mit l0b bezeichnet. Wenn das einfallende Licht in zwei Komponenten aufgetrennt wird, sind diejenigen in Vorwärtsrichtung mit f1 und f2 bezeichnet, wogegen diejenigen in der Rückwärtsrichtung mit b1 und b2 bezeichnet sind. Die Lichtlaufrichtung ist durch den Pfeil dargestellt.
27 zeigt, wie das Licht den optischen Entkoppler durchläuft, wenn es von der doppelbrechenden Kristallplatte 411 aus gesehen wird. Ein Teil (1) von 27 betrifft den Fall der Vorwärtsfortpflanzung des Lichts, und ein Teil (2) von 27 betrifft den Fall der Rückwärtsfortpflanzung des Lichts; A bis E entsprechen den jeweiligen Positionen A bis E in 26; die Punkte bezeichnen die Positionen von jeweiligen Lichtkomponenten, und die Pfeile bezeichnen die Richtungen von Polarisationsebenen. Es wird davon ausgegangen, daß die Polarisationsebene in Richtung "+" dreht, wenn sie im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Unter Bezugnahme auf die 26 und 27 wird nun das Funktionsprinzip des optischen Entkopplers erläutert. Wenn die C-Achse der doppelbrechenden Kristallplatte 411 nach oben gerichtet ist (entlang der Y-Achse), wird Vorwärtssignallicht 410f, das aus der Kopplungslinse 415 austritt und auf die Platte 411 fällt, in zwei Komponenten f1 und f2 in den orthogonal einander schneidenden Polarisationsrichtungen aufgetrennt (siehe bei B in 27(1)). Die relativen Positionen der Komponenten f1 und f2 bleiben zwar gleich, aber ihre jeweiligen Polarisationsebenen werden durch das Faraday-Drehelement 414 um +45° gedreht und treten dann in die doppelbrechende Kristallplatte 412 ein (siehe bei C in 27(1)). Die Platte 412 ist derart, daß ihre C-Achse mit der C-Achse der doppelbrechenden Kristallplatte 411 koinzident ist, wenn die letztere um -45° gedreht wird, so daß die Komponente f1 als eine außerordentliche Komponente gebrochen wird, wogegen die Komponente f2, die eine regelmäßige Komponente ist, nicht gebeugt wird, sondern einfach durch die Platte 412 durchgelassen wird (siehe bei D in 27(1)). Die doppelbrechende Kristallplatte 413 ist derart, daß ihre C-Achse mit der C-Achse der Platte 412 koinzident ist, wenn die letztere um +90° gedreht wird, und somit wird die Komponente f2 als eine außergewöhnliche Komponente gebrochen, wogegen die Komponente f1, die eine regelmäßige Komponente ist, einfach durch die Platte 413 durchgelassen wird (siehe bei E in 27(1)). Somit werden die beiden Polarisationskomponenten am Punkt E erneut kombiniert und über die Kopplungslinse 415 in den Lichtwellenleiter 416 gekoppelt.
Das Rückwärtslicht 410b verhält sich, insoweit es zum Punkt C geht, im wesentlichen auf die gleiche Weise wie das Vorwärtslicht 410f mit der Ausnahme, daß durch die Nicht-Reziprozität des Faraday-Drehelements 415 die Polarisationsebenen der auftreffenden Lichtkomponenten b1 und b2 um +45° gedreht werden, und zwar wie ersichtlich in Vorwärtsrichtung, bevor sie auf die doppelbrechende Kristallplatte 411 treffen (siehe B in 27(2)). Infolgedessen wird die Komponente b1 als eine außerordentliche Komponente gebrochen, wogegen die Komponente b2, die eine regelmäßige Komponente ist, einfach durch die Platte 411 hindurchgelassen wird (siehe bei A in 27(2)). Infolgedessen treten die Komponenten b1 und b2 aus der doppelbrechenden Kristallplatte 411 in anderen Positionen aus als beim Eintritt des Vorwärtslichts in dieselbe Platte 411, und somit werden sie nicht in den LWL 417 gekoppelt, so daß sichergestellt ist, daß das reflektierte Licht von dem Halbleiterlaser getrennt ist.
28 zeigt die äußere Erscheinung eines herkömmlichen polarisierungsunabhängigen optischen Entkopplers. Der optische Entkoppler, der allgemein bei 420 gezeigt ist, umfaßt einen Trennbereich 418 und an beiden Enden einen Verbinderbereich 419. Der Trennbereich 418 hat die in 26 gezeigten Komponenten, die eingestellt und in einem Gehäuse festgelegt sind. Die Verbinder 419 sind mit Lichtwellenleitern in anderen Übertragungssystemen verbunden. Die Größe des optischen Trennbereichs 418 kann ca. 7 mm Durchmesser und 45 mm lang sein.
Der herkömmliche polarisationsunabhängige optische Entkoppler, der eine Vielzahl von doppelbrechenden Polarisationsplatten und ein einziges Faraday-Drehelement aufweist, ist mit dem folgenden Nachteilen behaftet.

(1) Er enthält viele Teile, die präzise optische Einstellungen erfordern, und daher ist die Zahl der Montageschritte so groß, daß ein umständlicher und zeitaufwendiger Vorgang daraus wird.
(2) Wenn der optische Trennbereich mit Lichtwellenleitern bzw. LWL gekoppelt werden soll, wird durch die große Zahl seiner Komponenten die Länge des Raums größer, durch die sich Licht zwischen Lichtwellenleitern ausbreitet. Außerdem treten die Lichtstrahlen, die in Vorwärtsrichtung eingetreten sind, an Positionen aus, die von den Achsen der einfallenden Strahlen abweichen; daher können die Positionen, die als Führungen für die Kopplungslinsen und LWL an gegenüberliegenden Enden dienen, nicht eindeutig bestimmt werden, und somit ist die Erzielung einer Ausfluchtung der optischen Achse sehr arbeitsintensiv.
(3) Das Koppeln mit anderen Übertragungssystemen wird nur durch die Verbinder an entgegengesetzten Enden erreicht, und somit wird viel Installationsraum benötigt, um den optischen Entkoppler in ein Meßinstrument oder ein Nachrichtenübertragungsgerät einzubauen.
(4) Die einzelnen optischen Einrichtungen sind senkrecht zu den LWL vorgesehen, und somit kehrt das von diesen optischen Einrichtungen reflektierte Licht zu den LWL zurück, wodurch die Reflexions-Dämpfungscharakteristiken des Systems verschlechtert werden.
(5) Wenn der optische Entkoppler an der Austrittsseite eines faseroptischen Verstärkers vorgesehen sein soll, ist ein separater Wellenlängenfilter notwendig, der über einen schmalen Frequenzbereich wirksam ist, aber dann wird die Konstruktion des Verstärkers komplex.

Journal of Lightwave Technology, Vol. 9, Nr. 4, 1. April 1991, S. 430-435, XP000205030 KAZUO SHIRAISHI ET AL 'FIBER-EMBEDDED IN-LINE ISOLATOR' lehrt einen neuen, in die Faseroptik eingebetteten optischen Entkoppler mit geringen Vorwärtsverlusten, bestehend aus thermisch diffus gemachten, aufgeweiteten Kernfasern, laminierten Polarisatoren und einem Faraday-Drehgranat.
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Vol. 17, Nr. 20 (P-1469) & JP-A-04 246615 (FUJI ELECTROCHEM), lehrt einen optischen Entkoppler vom polarisationsunabhängigen Typ für Lichtleitereintritt/-austritt, gebildet durch Anbringen eines Faraday-Drehelements in einem zylindrischen Dauermagneten und Anordnen von Polarisatoren, die aus uniaxialen Einkristallen vom Keiltyp bestehen, an beiden Seiten davon.
US 5 363 461 lehrt installierbare Faseroptikverbinder, insbesondere einen modularen Stecker, der eine langgestreckte Zwinge aus Keramik, Kunststoff oder Metall aufweist, die eine sie durchsetzende zentrale Bohrung hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der angegebenen Aspekte des Stands der Technik gemacht und hat die Aufgabe der Bereitstellung eines optischen Verbinders, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Der optische Verbinder weist zwei Lichtleiterhaltezwingen und ein rohrförmiges Element auf, in das die beiden Zwingen von gegenüberliegenden Enden eingesetzt und in ihrer Position gehalten sind, wobei in dem rohrförmigen Element eine polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung vorgesehen ist, die eine integrale Anordnung aus einem Faraday-Drehelement und einem doppelbrechenden Kristallelement ist.
Die polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung kann ferner ein oder mehr Faraday-Drehelemente, zwei oder mehr doppelbrechende Kristallplatten und ein oder mehr Halbwellenplättchen aufweisen.
Alternativ kann die polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung ein oder mehr Faraday-Drehelemente, zwei oder mehr doppelbrechende Kristallplatten und ein oder mehr Wellenlängenfilter aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Perspektivansicht eines optischen Entkopplers vom Adaptertyp;
1B ist ein Schnitt von 1A;
2 ist eine Schnittansicht eines Vergleichsbeispiels des Trennbereichs des in 1B gezeigten optischen Entkopplers vom Adaptertyp;
3 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Beispiels des Trennbereichs des in 1B gezeigten optischen Entkopplers vom Adaptertyp;
4 ist ein Längsschnitt eines Lichtleiters mit aufgeweitetem Kern;
5A ist ein Diagramm der Charakteristik eines Lichtleiters mit aufgeweitetem Kern;
5B ist ein weiteres Diagramm des Lichtleiters mit aufgeweitetem Kern;
5C ist ein anderes Diagramm des Lichtleiters mit aufgeweitetem Kern;
6 ist ein Schnitt durch ein strukturell doppelbrechendes Element;
7 ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines optischen Entkopplers vom Stecktyp zum Gebrauch in dem optischen Verbinder gemäß der Erfindung;
8 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines optischen Entkopplers vom Adapter-Steckertyp zum Gebrauch in dem optischen Verbinder gemäß der Erfindung;
9 ist eine Schnittansicht eines Vergleichsbeispiels des Trennbereichs von jeder von dem optischen Entkoppler vom Steckertyp gemäß 7 und vom Adapter-Steckertyp gemäß 8;
10 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Beispiels des Trennbereichs von jedem von dem optischen Entkoppler vom Steckertyp gemäß 7 und vom Adapter-Steckertyp gemäß 8;
11 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Trennbereichs des optischen Verbinders der Endung;
12 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Steckertyp zum Gebrauch in einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
13 ist eine Schnittansicht, die den Trennbereich des in 12 gezeigten optischen Entkopplers vom Steckertyp zeigt;
14 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Adaptertyp zum Gebrauch in einer weiteren Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
15 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs des in 14 gezeigten optischen Entkopplers vom Adaptertyp;
16 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Steckertyp zum Gebrauch in noch einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
17 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs des in 16 gezeigten optischen Entkopplers vom Steckertyp;
18A und 18B zeigen das Funktionsprinzip des Trennbereichs von 17, soweit in Vorwärtsrichtung durchgehendes Licht betroffen ist;
18C ist eine schematische Darstellung einer modifizierten Konstruktion des Trennbereichs;
19 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Adaptertyp zum Gebrauch in einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
20 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs des in 19 gezeigten optischen Entkopplers vom Adaptertyp;
21 ist eine Schnittansicht eines optischen Inline-Entkopplers zum Gebrauch in noch einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
22 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Steckertyp zum Gebrauch in noch einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
23 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs des in 22 gezeigten optischen Entkopplers vom Steckertyp;
24 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Adaptertyp zum Gebrauch in einer weiteren Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung;
25 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs des in 24 gezeigten optischen Entkopplers vom Adaptertyp;
26 ist das Layout eines bekannten polarisierungsunabhängigen optischen Entkopplers; ein Teil (1) von 27 zeigt das Funktionsprinzip des bekannten polarisierungsunabhängigen optischen Entkopplers in Bezug auf die Ausbreitung von vorwärts durchgehendem Licht; ein Teil (2) von 27 betrifft die Ausbreitung von rückwärts durchgehendem Licht;
28 zeigt das äußere Erscheinungsbild des bekannten polarisierungsunabhängigen optischen Entkopplers; und
29 zeigt schematisch die faseroptischen Kollimatoren zum Gebrauch in Vergleichsbeispielen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. 1A ist eine Perspektivansicht eines optischen Entkopplers vom Adaptertyp, und 1B ist ein Schnitt von 2A. Die 2 und 3 sind Schnittansichten, die ein erstes Vergleichsbeispiel bzw. ein zweites Beispiel gemäß der Endung des Trennbereichs 9 des in 1B gezeigten optischen Entkopplers vom Adaptertyp zeigen. In den 1A, 1B, 2 und 3 sind gleiche Teile oder Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in den 1A und 1B allgemein mit 1 bezeichnete optische Entkoppler vom Adaptertyp weist Gehäuse A und B auf, die eine geteilte Hülse 7 als ein Rohrelement enthalten. Die mit 2a und 2b bezeichneten Bereiche bilden jeweils ein Außengewinde. Eine optische Trenneinrichtung 3 ist eine integrale Anordnung aus einem Faraday-Drehelement und einem doppelbrechenden Element. Ein hohlzylindrischer Magnet 4 enthält das Faraday-Drehelement auf solche Weise, daß letzteres ein zu der optischen Achse paralleles Sättigungsmagnetfeld erhält. Der Magnet 4 bildet gemeinsam mit der optischen Trenneinrichtung 3 einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler, der in der Bohrung der geteilten Hülse 7 gehalten wird. Strahländerungselemente 5a und 5b sind in ihrer Position entlang der optischen Achse auf solche Weise gehalten, daß Zwingen, die in die optische Trenneinrichtung 1 durch Öffnungen 6a und 6b an gegenüberliegenden Enden der Einrichtung eingesetzt sind, mit den Endflächen dieser Strahländerungselemente in Kontakt sind. Der hier verwendete Ausdruck "Strahländerungselemente" bezieht sich auf diejenigen Elemente, die den Durchmesser oder die Form des Punkts eines Lichtstrahls, der aus einem LWL austritt, ändern können.
Die optische Trenneinrichtung 3 und die Strahländerungselemente 5a und 5b sind mit hinreichender Präzision ihres Außendurchmessers bearbeitet, um sicherzustellen, daß sie gut in die Bohrung der geteilten Hülse 7 passen. Somit kann ein optisches Kommunikationssystem geschaffen werden, das zu einer optischen Entkopplung dadurch imstande ist, daß einfach ein herkömmlicher Steckverbinder mit beiden Seiten des optischen Entkopplers 1 vom Adaptertyp verbunden wird.
2 zeigt ein Vergleichsbeispiel des Trennbereichs 9 des optischen Entkopplers 1 vom Adaptertyp, wobei die Strahländerungselemente 5a und 5b optische Kopplungslinsen 51a und 51b sind und die optische Trenneinrichtung 3 rutile Polarisationsplatten 31, 32 und 33 hat, die integral mit einem Faraday-Drehelement 34 kombiniert sind. Die optische Trenneinrichtung 3 ist innerhalb des Magneten 4 angeordnet, um als eine polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung zu wirken.
Die optische Trenneinrichtung 3 wirkt als polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung nach dem gleichen Prinzip wie die in den 26 und 28 gezeigte optische Trenneinrichtung. Zur Herstellung der optischen Trenneinrichtung 3 können große Substrate für das Faraday-Drehelement und den rutilen Polarisator optischen Einstellungen unterzogen, mit optischem Klebstoff miteinander verbunden und auf eine Größe zugeschnitten werden, die gleich dem Innendurchmesser des Magneten 4 ist; daher kann eine Reihe von optischen Trenneinrichtungen 3 leicht gefertigt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die einheitliche Baugruppe der erforderlichen Elemente den Lichtfortpflanzungsraum verkürzt, wodurch die Verbindungsverluste herabgesetzt werden.
Die optischen Kopplungslinsen 51a und 51b sind so ausgebildet, daß das aus dem LWL innerhalb der Zwinge, die von der Seite eingesetzt ist, an der die Öffnung 6a vorgesehen ist, austretende Licht wirksam durch die optische Trenneinrichtung 3 durchgelassen wird, so daß eine verlustarme Einkopplung in den LWL innerhalb der Zwinge erreicht wird, die von der gegenüberliegenden Seite eingeführt ist, in der die Öffnung 6b vorgesehen ist. Dabei können die optischen Kopplungslinsen 51a und 51b Kugellinsen, Stablinsen, asphärische Linsen usw. sein.
Die geteilte Hülse 7 hat typischerweise solche Größe, daß sie einen Außendurchmesser von 3 mm und einen Innendurchmesser von 2,5 mm hat, und daher haben der Magnet 4 und die optischen Kopplungslinsen 51a und 51b vorteilhaft einen Durchmesser von 2,5 mm, so daß sie engpassend in das Innere der geteilten Hülse 7 eingepaßt werden können. Bei dem hier betrachteten Beispiel sind die optischen Kopplungslinsen 51a und 51b jeweils in hohlzylindrischen Haltern 71a und 71b gehalten, die einen Außendurchmesser von 2,5 mm haben. Wenn eine einfachere Ausbildung verlangt wird, können nicht nur die optische Trenneinrichtung 3, sondern auch die optischen Kopplungslinsen 51a und 51b in dem Magneten 4 gehalten werden, der einen Außendurchmesser von 2,5 mm hat.
Bei dem hier betrachteten Vergleichsbeispiel sind die in den optischen Entkoppler 1 vom Adaptertyp eingesetzten Zwingen gut passend in die Bohrung der geteilten Hülse 7 eingesetzt, und außerdem sind der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, bestehend aus der optischen Trenneinrichtung 3 und dem Magneten 4, sowie die Strahländerungselemente 5a und 5b ebenfalls eng passend in die Bohrung der geteilten Hülse 7 eingesetzt. Aufgrund dieser Konstruktion brauchen die Einzelteile und -komponenten für die Montage nicht präzise eingestellt zu sein, und somit kann der optische Entkoppler 1 vom Adaptertyp auf sehr einfache Weise gefertigt werden.
3 zeigt ein Beispiel gemäß der Erfindung des Trennbereichs 9 des optischen Entkopplers 1 vom Adaptertyp, wobei die Strahländerungselemente 5a und 5b kurze Zwingen 52a und 52b sind, die jeweils einen Lichtleiter 52 mit aufgeweitetem Kern halten. Die axiale Länge jeder Zwinge ist so vorgegeben, daß sie größer als die Länge L des aufgeweiteten Kernbereichs des Lichtleiters 52 ist (siehe 4). Die Zwingen 52a und 52b sind an beiden Endflächen PC oder schrägpoliert und an gegenüberliegenden Seiten der optischen Trenneinrichtung 3 auf solche Weise angebracht, daß der aufgeweitete Kernbereich des Lichtleiters 52 der Einrichtung 3 zugewandt ist.
Die optische Trenneinrichtung 3 ist so ausgebildet, daß strukturell doppelbrechende Elemente 35, 36 und 37 integral mit dem Faraday-Drehelement 34 kombiniert sind.
4 ist ein Längsschnitt des Lichtleiters 52 mit aufgeweitetem Kern, bestehend aus einem Kern 151 und einem Mantel 152. Der nicht aufgeweitete Bereich des Kerns hat einen Durchmesser D, und der aufgeweitete Bereich hat einen Durchmesser W. Wie gezeigt, ist der Durchmesser D eines normalen Lichtleiters so aufgeweitet, daß er in einem Durchmesser W endet, der das Drei- oder Vierfache des Durchmessers des Übertragungswegs ist. Ein aufgeweiteter Kern kann durch thermisches Eindiffundieren der Dotierungssubstanz in den Kern des Lichtleiters realisiert werden, und der aufgeweitete Kernbereich hat eine kleinere Brechzahl als der nicht aufgeweitete Bereich.
Die Charakteristiken des Lichtleiters mit aufgeweitetem Kern wurden für den Fall von λ = 1,55 μm berechnet, und die erhaltenen Daten sind in den 5A, 5B und 5C angegeben.
5A zeigt die Rechenergebnisse hinsichtlich der Beziehung zwischen der Länge L des aufgeweiteten Kernbereichs und zusätzlichen Verlusten, wobei das Kernaufweitungsverhältnis (W/D) mit 2, 2,7 und 3,1 variierte. Es ist ersichtlich, daß die zusätzlichen Verluste des Lichtleiters mit aufgeweitetem Kern mit zunehmendem L abnahmen und bei gleichem Wert von L die zusätzlichen Verluste mit zunehmendem Kernaufweitungsverhältnis zunahmen. Das Kernaufweitungsverhältnis und die Länge des aufgeweiteten Bereichs müssen also so festgelegt werden, daß die zusätzlichen Verluste annehmbar klein sind.
5B zeigt die Rechenergebnisse hinsichtlich der Beziehung zwischen einer seitlichen Lichtleiterverlagerung X und Verbindungsverlusten, wobei das Kernaufweitungsverhältnis mit 1, 2, 3 und 4 variierte, wenn zwei Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern auf solche Weise direkt gekoppelt wurden (Lichtleiterdistanz Z = 0 μm), daß der aufgeweitete Bereich des einen Lichtleiters dem aufgeweiteten Bereich des anderen gegenüberlag. Es ist ersichtlich, daß die Verbindungsverluste mit zunehmendem Kerndurchmesser abnahmen, was in einer Verbesserung der Toleranzcharakteristik der seitlichen Lichtleiterverlagerung resultierte. Somit stellt der Benutzer von Lichtleitern mit aufgeweitetem Kern sicher, daß auch im Fall einer geringen Fehlausfluchtung zwischen den Achsen der gegenüberliegenden Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern die Verbindungsverluste infolge einer solchen seitlichen Lichtleiterverlagerung hinreichend verringert werden können, was die Notwendigkeit für umständliche Einstellungen beseitigt.
5C zeigt die Rechenergebnisse hinsichtlich der Beziehung zwischen der Lichtleiterdistanz Z und Verbindungsverlusten, wobei das Kernaufweitungsverhältnis zwischen 1, 2, 3 und 4 variierte, wenn zwei Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern auf solche Weise direkt gekoppelt wurden (Z = 0 μm), daß der aufgeweitete Bereich des einen Lichtleiters dem aufgeweiteten Bereich des anderen gegenüberlag. Es ist ersichtlich, daß die Verbindungsverluste mit zunehmendem Kerndurchmesser abnahmen, was zu einer Verbesserung der Toleranzcharakteristik der Lichtleiterdistanz Z führte. Somit bietet die Verwendung von Lichtleitern mit aufgeweitetem Kern den Vorteil, daß die Verbindungsverluste infolge der Distanz zwischen Lichtleitern auch dann auf ein annehmbares Maß reduzierbar sind, wenn ein optischer Entkoppler zwischen die Lichtleiter eingefügt wird. Als weiterer Vorteil kann der optische Entkoppler ohne die Verwendung von Linsen und damit kostengünstiger gefertigt werden.
6 ist eine Schnittansicht, die schematisch das strukturell doppelbrechende Element zeigt. Das strukturell doppelbrechende Element, das allgemein mit 30 bezeichnet ist, besteht aus zwei dielektrischen Medien 100 und 101 mit unterschiedlichen Brechzahlen, die alternierend unter einem Winkel Θ mit der X-Y-Ebene einer Endfläche des Elements angeordnet sind.
Zur Herstellung des strukturell doppelbrechenden Elements muß der regelmäßige Abstand P der Anordnung der Schichten von zwei Medien 100 und 101 ausreichend kleiner als die Lichtwellenlänge sein. Die Vielschichtstruktur dieser Ausbildung zeigt eine ebenso wirksame Doppelbrechung wie ein negativer einachsiger Kristall, dessen Achse unter einem Winkel θ orientiert ist.
Mit zunehmender Differenz der Brechzahlen zwischen den beiden Medien 100 und 101 zeigt das strukturell doppelbrechende Element 30 ein größeres Maß an Doppelbrechung, das mit herkömmlichen Kristallen nicht erreicht werden kann, und der Polarisations-Trennungswinkel ϕ wird dementsprechend größer. Daher trägt die Verwendung der strukturell doppelbrechenden Elemente zu einer geringeren Dicke der optischen Trenneinrichtung 3 bei, und die resultierende Abnahme der Länge des Lichtfortpflanzungsraums trägt schließlich zu noch geringeren Verbindungsverlusten bei.
Es soll beispielsweise der Fall angenommen werden, daß das strukturell doppelbrechende Element SiO₂ (n₀ = 1,45) als Medium 100 und Si (n, = 3,52) als Medium 101 verwendet werden, wobei θ mit 54,8° vorgegeben ist. Dann ist der Polarisations-Trennungswinkel ϕ 19,7°, was mehr als das Dreifache des Polarisations-Trennungswinkels ist, der mit einer rutilen Kristallplatte erreicht werden kann.
Wenn das strukturell doppelbrechende Element 30 und der Lichtleiter 52 mit aufgeweitetem Kern (X = 30 μm) in den Trennbereich 9 gemäß 3 eingebaut sind, hat die optische Trenneinrichtung 3 eine Dicke von nur ca. 550 μm, und die Berechnung zeigt, daß die optische Trenneinrichtung die nachstehenden zufriedenstellenden Charakteristiken hat: Verluste in Vorwärtsrichtung: 0,3 dB; Entkopplung: 40 dB.
Bei den Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen der 1A bis 6 wird eine geteilte Hülse als rohrförmiges Element verwendet, dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit bei der vorliegenden Erfindung, und das rohrförmige Element kann aus anderen Hülsenarten gebildet sein.
7 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines optischen Entkopplers 21 vom Steckertyp zur Verwendung in dem optischen Verbinder der Erfindung zeigt. 8 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines optischen Entkopplers 22 vom Adaptersteckertyp zur Verwendung in dem optischen Verbinder der Erfindung zeigt. Eine Adapter-Steckereinrichtung ist derart, daß ihr eines Ende als Adapter wirksam ist, wogegen das andere als Stecker dient. Die 9 und 10 zeigen jeweils ein Vergleichsbeispiel gemäß der Erfindung des Trennbereichs des optischen Entkopplers 21 vom Steckertyp ( 7) bzw. des optischen Entkopplers 22 vom Adaptersteckertyp (8). Der Trennbereich dieser Beispiele ist als eine Kapillarzwinge ausgebildet. In den 7 bis 10 sind gleiche Teile oder Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in 7 gezeigte optische Entkoppler vom Steckertyp hat eine Kapillarzwinge 8, die in einem Steckergehäuse C aufgenommen ist, wobei ein Innengewinde 2c auf solche Weise vorgesehen ist, daß dann, wenn der Entkoppler mit einem Adapter verbunden ist, die Kapillarzwinge 8 in die Hülse des Adapters eingeführt und in ihrer Position mittels eines Eingriffs zwischen dem Außengewinde an dem Adapter und dem Innengewinde 2c festgelegt ist. Die Kapillarzwinge 8 enthält im Inneren Kapillaren 23a und 23b, einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler, der einen Magneten 4 und eine optische Trenneinrichtung 3 aufweist, und Strahländerungselemente 5a und 5b. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler und die Strahländerungselemente, deren Einzelheiten nachstehend unter Bezugnahme auf die 9 und 10 erläutert werden, sind im wesentlichen gleich wie der bereits beschriebene polarisationsunabhängige optische Entkoppler und die beschriebenen Strahländerungselemente, die Komponenten des Trennbereichs 9 sind. Die Kapillaren 23a und 23b haben jeweils Lichtwellenleiter 16 und 17, die durch Öffnungen eingeführt sind.
Der in 8 gezeigte optische Entkoppler 22 vom Adaptersteckertyp gleicht dem in 7 gezeigten optischen Entkoppler 21 vom Steckertyp mit der Ausnahme, daß er eine Ausbildung zum Verbinden mit einem Adapter hat, der an einem Ende durch die geteilte Hülse 7 vorgesehen ist. Er hat eine Ausbildung zum Verbinden mit einem Stecker, der am anderen Ende vorgesehen ist, was von der Konstruktion her das gleiche wie der Verbindungsbereich des in 7 gezeigten optischen Entkopplers ist. Wie gezeigt, hat die Ausbildung zum Verbinden mit einem Stecker eine Kapillarzwinge 8, die einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler hält.
9 ist eine Schnittansicht, die ein Vergleichsbeispiel der Kapillarzwinge 8 oder des Trennbereichs des optischen Entkopplers vom Steckertyp (7) oder des optischen Entkopplers 22 vom Adapter-Steckertyp (8) zeigt. Wie gezeigt, enthält die Kapillarzwinge 8 Kapillaren 23a und 23b, Strahländerungselemente 5a und 5b und einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler, bestehend aus einem Magneten 4 und einer optischen Trenneinrichtung 3. Die Kapillarzwinge 8 hat einen Flansch 26, der das rohrförmige Element der Erfindung ist.
Die Strahländerungselemente 5a und 5b und der polarisationsunabhängige optische Entkoppler gemäß dem hier betrachteten Vergleichsbeispiel sind im wesentlichen gleich ausgebildet wie die bereits beschriebenen Elemente, die gut passend in der Bohrung der geteilten Hülse 7 von 2 angeordnet sind. Die Strahländerungselemente 5a und 5b sind optische Kopplungslinsen 51a und 51b. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler hat eine optische Trenneinrichtung 3, die in einem hohlzylindrischen Magneten 4 angeordnet ist, und die optische Trenneinrichtung 3 weist rutile Polarisationsplatten 31, 32 und 33 auf, die mit einem Faraday-Drehelement 34 integral kombiniert sind. Die Kapillaren 23a und 23b haben ferner herkömmliche LWL 16 und 17, die durch die jeweiligen Öffnungen eingeführt sind.
10 ist eine Schnittansicht eines Beispiels der Kapillarzwinge 8 oder des Trennbereichs der Erfindung. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler und die Strahländerungselemente dieses Beispiels sind strukturell im wesentlichen gleich wie die bereits beschriebenen, die gut passend in die Bohrung der geteilten Hülse 7 von 3 eingesetzt sind. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler hat eine optische Trenneinrichtung 3, die in einem hohlzylindrischen Magneten 4 vorgesehen ist, und die optische Trenneinrichtung 3 weist strukturell doppelbrechende Elemente 35, 36 und 37 auf, die integral mit einem Faraday-Drehelement 34 vorgesehen sind. Kapillaren 23a und 23b haben Lichtleiter 52a und 52b mit aufgeweitetem Kern, die sie durchsetzen und als Strahländerungselemente 5a und 5b wirksam sind. Die Kapillaren sind an gegenüberliegenden Seiten der optischen Trenneinrichtung 3 positioniert, wobei der aufgeweitete Kernbereich des Lichtleiters der letzteren zugewandt ist. 26 ist ein Flansch.
Die Funktionsprinzipien und sonstigen Merkmale des polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers und der Strahländerungselemente, die in den Flansch 26 von jeder der Kapillarzwingen 8 gemäß den 9 und 10 eingebaut sind, sind im wesentlichen gleich wie diejenigen, die bereits unter Bezugnahme auf den Trennbereich 9 von 2 und 3 beschrieben wurden, und werden nicht nochmals erläutert.
11 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Trennbereichs des optischen Entkopplers der Erfindung. Der Trennbereich (die Zwinge), der allgemein mit 25 bezeichnet ist, umfaßt einen Metallflansch 26, der eine Zwinge 27 an dem distalen Ende haltert, die eine monolithische Struktur ist, die aus Keramik, typischerweise Zirconiumdioxid, geformt ist. Der Metallflansch 26 hält nicht nur eine Kapillare 28, sondern auch einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler, der aus der optischen Trenneinrichtung 3 und dem Magneten 4 besteht, die bereits beschrieben wurden und zwischen Strahländerungselementen 5a und 5b angeordnet sind. Sowohl die Zirconiumdioxid-Zwinge 27 als auch die Kapillare 28 weiten einen LWL 29 auf, der durch eine Öffnung eingeführt ist. Bei dem hier betrachteten Beispiel weist die optische Trenneinrichtung 3 rutile Polarisationsplatten 31, 32 und 33 auf, die mit einem Faraday-Drehelement 34 integral kombiniert sind. Falls gewünscht, kann die optische Trenneinrichtung 3 eine integrale Anordnung aus strukturell doppelbrechenden Elementen und dem Faraday-Drehelement wie bei dem in 3 gezeigten Beispiel aufweisen. Ebenso sind die Strahländerungselemente 5a und 5b durch die Verwendung von Lichtleitern mit aufgeweitetem Kern realisiert. Der Lichtleiter 29, der sowohl in die Zirconiumdioxid-Zwinge 27 als auch die Kapillare 28 einzuführen ist, kann im Kerndurchmesser aufgeweitet sein, so daß die Zirconiumdioxid-Zwinge 27 und die Kapillare 28 selbst als Strahländerungselemente wirksam sind. Diese Konstruktion bietet den Vorteil, daß nicht nur die Zahl der zu verwendenden Teile, sondern auch die Verbindungsverluste verringert werden.
12 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Steckertyp gemäß einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung. 13 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs 109 des optischen Entkopplers vom Steckertyp, der allgemein mit 101 in 12 bezeichnet ist. In den 12 und 13 sind gleiche Teile oder Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Nachstehend folgen zwar Einzelheiten, eine optische Trenneinrichtung der hier betrachteten Ausführungsform besteht jedoch im wesentlichen aus einem Faraday-Drehelement, doppelbrechenden Kristallplatten und einem Halbwellenplättchen.
Der optische Entkoppler 101 vom Steckertyp weist ein Gehäuse A auf, das einen Flansch 107 enthält. Die mit 102a und 102b bezeichneten Bereiche bilden ein Innengewinde bzw. ein Außengewinde. Eine optische Trenneinrichtung 103 ist eine integrale Baueinheit aus einem Faraday-Drehelement, doppelbrechenden Kristallplatten und einem Halbwellenplättchen. Ein hohlzylindrischer Magnet 104 enthält das Faraday-Drehelement auf solche Weise, daß letzteres ein Sättigungsmagnetfeld parallel zu der optischen Achse erhält. Der Magnet 104 ist mit der optischen Trenneinrichtung 103 kombiniert zur Bildung eines polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers, der in der Bohrung des Flansches 107 gehalten wird. Zwingen 105a und 105b halten jeweils einen Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern in einer Öffnung. Diese Zwingen werden in ihrer Position entlang der optischen Achse auf solche Weise gehalten, daß sie dann, wenn sie in den optischen Entkoppler 102 vom Steckertyp durch eine Öffnung 106a an einem Ende dieses Entkopplers eingesetzt sind, mit einer Endfläche dieses Entkopplers in Berührung sind. De Zwinge 105b ist derart, daß ihre axiale Länge eine bestimmte Projektion über den optischen Entkoppler 101 vom Steckertyp hinaus ermöglicht, die einer Spezifikation entspricht. Bei der hier betrachteten Ausführungsform dient der Flansch 107 als das rohrförmige Element der Erfindung.
Zwingen 105a und 105b sind gut passend in den Flansch 107 eingesetzt und daran durch Verkleben mit einem Klebstoff befestigt. Dazu sind die Zwingen hinsichtlich des Außendurchmessers mit vertretbarer Präzision bearbeitet. Somit kann ein optisches Nachrichtenübertragungssystem mit der Fähigkeit zur optischen Entkopplung einfach dadurch bereitgestellt werden, daß ein herkömmlicher Steckverbinder mit dem optischen Entkoppler 101 vom Steckertyp durch die Öffnung 106a verbunden wird, während die Zwinge 105b mit einem Adapter verbunden wird.
13 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs 109 des optischen Entkopplers 101 vom Steckertyp, wobei das in 12 gezeigte Gehäuse A weggelassen ist. Die optische Trenneinrichtung 103 ist eine integrale Einheit aus doppelbrechenden Kristallplatten 131 und 132, einem Halbwellenplättchen 133 und einem Faraday-Drehelement 134. Die optische Trenneinrichtung 103 ist in dem Magneten 104 vorgesehen, um als polarisationsunabhängiger optischer Entkoppler wirksam zu sein.
Zur Herstellung der optischen Trenneinrichtung 103, die als polarisationsunabhängiger optischer Entkoppler wirksam ist, können große Substrate für das Faraday-Drehelement, die doppelbrechenden Kristallplatten und das Halbwellenplättchen optischen Einstellungen unterzogen, mit einem optischen Klebstoff miteinander verbunden und auf solche Größe zugeschnitten werden, daß die jeweiligen Komponenten in den Magneten 104 eingesetzt werden können; daher kann eine Reihe von optischen Trenneinrichtungen 103 ohne weiteres hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Verwendung des Halbwellenplättchens zu einer Verminderung der Gesamtdicke der Einrichtung beiträgt und die einheitliche Anordnung der erforderlichen Elemente den Lichtfortpflanzungsraum verkürzt, wodurch die Verbindungsverluste verringert werden.
Es sei beispielsweise angenommen, daß das Faraday-Drehelement 134 aus einem Bismut-substituierten Granat besteht, die doppelbrechenden Kristallplatten 131 und 132 rutile Kristallplatten sind und das Halbwellenplättchen 133 ein Quarzplättchen ist, wobei alle diese Komponenten zu einer integralen Einheit zusammengefügt sind. Die resultierende optische Trenneinrichtung 103 hat eine effektive Dicke von ca. 700 μm, was für praktische Anwendungen zufriedenstellend ist.
Die axiale Länge der Zwingen 105a und 105b, die jeweils den Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern halten, ist so vorgegeben, daß sie größer als die Länge L des aufgeweiteten Kernbereichs des Lichtleiters 105 ist. Die Zwingen 105a und 105b sind PC oder an beiden Endflächen schräg poliert und an gegenüberliegenden Seiten der optischen Trenneinrichtung 103 auf solche Weise angeordnet, daß der aufgeweitete Kernbereich des Lichtleiters 105 der Einrichtung 103 zugewandt ist.
Der Flansch 107 hat bevorzugt einen solchen Innendurchmesser, daß der Magnet 104 und die Zwingen 105a und 105b im Paßsitz in das Innere des Flanschs 107 eingesetzt sind, und ferner wird bevorzugt, daß die Zwingen 105a und 105b durch Befestigen mit einem Klebstoff an dem Flansch 107 festgelegt sind.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, bestehend aus der optischen Trenneinrichtung 103 und dem Magneten 104, sowie die Zwingen 105a und 105b, die jeweils den Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern in Öffnungen halten, im Paßsitz in der Bohrung des Flanschs 107 aufgenommen. Durch dieses Konstruktionsmerkmal brauchen die einzelnen Teile und Komponenten für die Montage nicht präzise eingestellt zu werden, so daß der optische Entkoppler 101 vom Steckertyp auf sehr einfache Weise gefertigt werden kann.
Wenn eine optische Trenneinrichtung mit einer effektiven Dicke von 700 μm und Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern, die einen Kerndurchmesser (W) von 40 μm haben, in den Trennbereich 109 von 13 eingebaut sind, zeigt die Berechnung, daß der optische Entkoppler die folgenden zufriedenstellenden Charakteristiken hat: Einführungsverluste 1,2 dB; Entkopplung 40 dB.
14 ist eine Schnitansicht, die einen optischen Entkoppler vom Adaptertyp gemäß noch einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung zeigt. 15 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs 191 des optischen Entkopplers vom Adaptertyp, der in 14 allgemein mit 121 bezeichnet ist.
Der optische Entkoppler 121 vom Adaptertyp gemäß 14 weist ein Adaptergehäuse B auf, das eine geteilte Hülse 181 enthält. Die mit 102c bezeichneten Bereiche bilden Außengewinde. Zwingen 108a und 108b halten jeweils einen Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern in einer Öffnung. Die Zwingen sind in ihrer Position entlang der optischen Achse auf solche Weise gehalten, daß sie dann, wenn sie in den optischen Entkoppler 121 vom Adaptertyp durch Öffnungen 106a und 106b eingeführt sind, mit den Endflächen des polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers in Berührung sind. Unter Bezugnahme auf 15 folgen zwar Einzelheiten des polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers und der Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern in dem Trennbereich 191, es ist jedoch kurz zu erwähnen, daß sie im wesentlichen die gleichen wie der polarisationsunabhängige optische Entkoppler und die Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern sind, die den Trennbereich 109 in 13 bilden. Ferner ist zu beachten, daß bei der hier betrachteten Ausführungsform die geteilte Hülse 171 als das rohrförmige Element der Endung dient.
15 ist eine Schnittdarstellung, die ein Beispiel des Trennbereichs 191 des optischen Entkopplers 121 vom Adaptertyp zeigt. Dabei ist der Trennbereich 191 so ausgebildet, daß der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, der aus einem Magneten 104 und einer optischen Trenneinrichtung 103 besteht, und die Zwingen 108a und 108b, die jeweils den Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern in der Öffnung halten, in der geteilten Hülse 171 gehalten sind. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler weist die optische Trenneinrichtung 103 auf, die in dem hohlzylindrischen Magneten 104 vorgesehen ist, und die optische Trenneinrichtung 103 ist eine integrale Anordnung aus einem Faraday-Drehelement 134, doppelbrechenden Kristallplatten 131 und 132 und einem Halbwellenplättchen 133. Die Zwingen 108a und 108b weisen durch sie geführte Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern auf und sind an gegenüberliegenden Seiten der optischen Trenneinrichtung 103 auf solche Weise positioniert, daß der aufgeweitete Kernbereich jedes Lichtleiters 105 der Einrichtung 103 zugewandt ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, bestehend aus der optischen Trenneinrichtung 103 und dem Magneten 104, sowie die Zwingen 108a und 108b, die jeweils den Lichtleiter 105 mit aufgeweitetem Kern in der Öffnung halten, im Paßsitz in die Bohrung der geteilten Hülse 171 eingepaßt und darin befestigt. Durch dieses Konstruktionsmerkmal brauchen die Einzelteile und -komponenten für die Montage nicht präzise eingestellt zu sein, und daher kann der optische Entkoppler 121 vom Adaptertyp auf sehr einfache Weise gefertigt werden.
Bei der Ausführungsform und dem Beispiel der 14 und 15 wird eine geteilte Hülse als das rohrförmige Element verwendet, aber dies braucht nicht ausschließlich der Fall zu sein, und eine Präzisionshülse kann ebenfalls verwendet werden und führt zu dem gleichen Ergebnis.
Bei den Vergleichsbeispielen können die in den Zwingen 105a und 105b oder den Zwingen 108a und 108b gehaltenen Lichtleiter 105 als Kombination aus Stufenindexlichtleitern und Einzelmodenlichtleitern ausgebildet sein, um einen faseroptischen Kollimator zu bilden.
Der faseroptische Kollimator, der durch Verbinden eines Stufenindexlichtleiters (GI) und eines Einzelmoduslichtleiters (SM) gebildet ist, wird nun unter Bezugnahme auf 29 beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung sind die Zwingen und die optische Trenneinrichtung in 29 nicht vorgesehen.
Der GI-Lichtleiter ist mit der Spitze des SM-Lichtleiters durch Verschmelzen oder eine andere geeignete Technik verspleißt, und die miteinander verbundenen Lichtleiter sind in jeder Zwinge festgelegt. Der GI-Lichtleiter trägt dazu bei, den Durchmesser des Modenfelds in dem SM-Lichtleiter zu vergrößern, und durch Gewährleisten einer geeigneten Anpassung für die resultierende Strahländerung zwischen gegenüberliegenden Lichtleitern kann in der Toleranz gegen axiale und seitliche Verlagerungen ein großer Bereich vorgesehen sein. Wenn die Länge des GI-Lichtleiters gleich einem Abstand (einer Wellenlänge) von 1/4 + n/2 (n = 0, 1, 2,...) vorgegeben ist, wird für die optische Kopplung ein paralleler Strahl gebildet (siehe Teil (a) von 29). Wenn der GI-Lichtleiter länger als der 1/4 Abstand (die Wellenlänge) eingestellt ist, wird eine Strahleinschnürung für die optische Kopplung (ein Teil (b) von 29) gebildet; in diesem Fall ist der Kollimator so ausgebildet, daß eine Strahleinschnürung auf der Mittellinie durch die gegenüberliegenden Lichtleiter positioniert ist. Durch Verbinden des GI-Lichtleiters mit dem Ende des SM-Lichtleiters kann somit eine Einrichtung äquivalent einem faseroptischen Kollimator realisiert werden, und geringe Verbindungsverluste können auch dann gewährleistet werden, wenn eine optische Trenneinrichtung zwischen GI-Lichtleiter eingefügt ist.
16 ist eine Schnittansicht eines optischen Entkopplers vom Steckertyp gemäß noch einer anderen Ausführungsform des optischen Verbinders der Erfindung. 17 ist eine Schnittansicht des Trennbereichs 209 des in 16 allgemein mit 201 bezeichneten optischen Entkopplers vom Steckertyp. In den 16 und 17 sind gleiche Teile oder Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der optische Entkoppler 201 vom Steckertyp gemäß 16 weist ein Gehäuse A auf, das einen Flansch 207 hat. Die mit 202a und 202b bezeichneten Bereiche bilden ein Innengewinde bzw. ein Außengewinde. Eine optische Trenneinrichtung 203 ist eine integrale Anordnung aus einem Faraday-Drehelement und doppelbrechenden Kristallplatten. Ein hohlzylindrischer Magnet 204 enthält das Faraday-Drehelement auf solche Weise, daß letzteres ein magnetische Sättigungsfeld erhält. Der Magnet 204 bildet in Kombination mit der optischen Trenneinrichtung 203 einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler, der in der Bohrung des Flanschs 207 gehalten wird. Zwingen 205a und 205b halten jeweils einen Lichtleiter 205 mit aufgeweitetem Kern in einer Öffnung. Diese Zwingen sind in ihrer Position entlang der optischen Achse derart gehalten, daß sie dann, wenn sie in den optischen Entkoppler 201 vom Steckertyp durch eine Öffnung 206a an einem Ende dieses Entkopplers eingesetzt sind, mit einer Endfläche des Entkopplers in Berührung sind. Die Zwinge 205b ist derart, daß ihre axiale Länge eine bestimmte Projektion über den optischen Entkoppler 201 vom Steckertyp hinaus bildet, die mit einer Spezifikation übereinstimmt. Bei der hier betrachteten Ausführungsform dient der Flansch 207 als das rohrförmige Element der Erfindung.
Zwingen 205a und 205b sind im Paßsitz in den Flansch 207 eingesetzt und darin durch Verkleben mit einem Klebstoff festgelegt. Dazu ist der Außendurchmesser der Zwingen mit einer angemessenen Präzision bearbeitet. Somit kann ein Optisches Nachrichtenübertragungssystem mit einer Fähigkeit zur optischen Entkopplung bereitgestellt werden, indem einfach ein herkömmlicher Steckverbinder mit dem optischen Entkoppler 201 vom Steckertyp durch die Öffnung 206a hindurch verbunden wird, während gleichzeitig die Zwinge 205b mit einem Adapter verbunden wird.
Die Schnittansicht von 17 zeigt den Trennbereich 209 des optischen Entkopplers 201 vom Steckertyp, dessen in 16 gezeigtes Gehäuse A hier entfällt. Die optische Trenneinrichtung 203 ist eine integrale Einheit aus doppelbrechenden Kristallplatten 231, 232 und 233 und einem Faraday-Drehelement 234. Die Einzelelemente (doppelbrechende Kristallplatten 231, 232 und 233 sowie Faraday-Drehelement 234) sind in dem Magneten 204 auf solche Weise positioniert, daß ihre Umfangsoberflächen zu der Achse eines einfallenden Strahls parallel sind und ihre Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen in Bezug auf diese Achse geneigt sind; somit funktioniert die optische Trenneinrichtung 203 als ein polarisationsunabhängiger optischer Entkoppler.
Unter Bezugnahme auf die 18A und 18B wird nun die Funktionstheorie des polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers erläutert. 18A zeigt schematisch, wie Licht eine optische Trenneinrichtung 203 durchläuft, und 18B zeigt, wie Licht den polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler in einer Vorwärtsrichtung durchläuft, wenn es von der doppelbrechenden Kristallplatte 231 gesehen wird; A bis E entsprechen den jeweiligen Positionen A bis E in 18A; die Punkte repräsentieren die Positionen jeweiliger Lichtkomponenten, und die Pfeile repräsentieren die Richtungen von Polarisationsebenen. Die doppelbrechenden Kristallplatten 231, 232 und 233 haben in Richtung der Lichtfortpflanzung unterschiedliche Dicke, und ihr Verhältnis ist 1 : 1/√2 : 1/√2 . Die einzelnen optischen Elemente sind in bezug auf ihre optischen Achsen eingestellt und zu einer integralen Einheit zusammengefügt, so daß diese als optischer Entkoppler wirkt. Die optische Trenneinrichtung 203 als integrale Baugruppe ist so orientiert, daß sie unter einem Winkel θ zu einer zur Achse des einfallenden Lichts normalen Ebene geneigt ist (d. h. parallel zu der Y-Achse).
Es sei angenommen, daß ein Lichtstrahl auf die doppelbrechende Kristallplatte 232 an dem Ursprung (0,0) des X-Y-Koordinatensystems trifft und daß die doppelbrechende Kristallplatte 231 eine Trennung durch Polarisation über eine Breite a ermöglicht. Im bekannten Fall, in dem die einzelnen optischen Elemente in dem optischen Entkoppler nicht auf solche Weise vorgesehen sind, daß ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht nicht geneigt sind, ist die Strahlposition am Punkt E von dem Ursprung versetzt, wie 27 zeigt. Genauer gesagt, ist die Strahlposition am Punkt E (0, a/2√), und der austretende Strahl weicht von dem Ursprung um S = a/√2 ab. Zur Korrektur dieser Abweichung S ist die optische Trenneinrichtung in bezug auf eine Linie geneigt, welche die Linie rechtwinklig schneidet, die den Ursprung und die Position des versetzten Strahls verbindet. Wenn die Dicken der doppelbrechenden Kristallplatte 231 und des Faraday-Drehelements 234 mit L₁ bzw. L₂ bezeichnet werden, wird der Neigungswinkel θ wie folgt geschrieben:
wobei n die Brechzahl der doppelbrechenden Kristallplatte 231 und of die Brechzahl des Faraday-Drehelements 234 ist.
Wenn rutile Kristallplatten als die doppelbrechenden Kristallplatten verwendet werden (L₁ = 700 μm; n = 2,6) und Bismut-substituierter Granat als das Faraday-Drehelement verwendet wird (L₂ = 400 μm, of = 2,3), um eine optische Trenneinrichtung zu bilden, kann der Neigungswinkel θ auf 3,4° eingestellt werden, und der austretende Strahl fällt auf den Ursprung, wie 18B zeigt.
Zur Herstellung der optischen Trenneinrichtung 203, die als der polarisationsunabhängige optische Entkoppler wirksam ist, können große Substrate für das Faraday-Drehelement und doppelbrechende Kristallplatten optischen Einstellungen unterzogen werden, mit einem optischen Klebstoff miteinander verbunden und auf eine Größe zugeschnitten werden, mit der die jeweiligen Komponenten in den Magneten 204 eingefügt werden können; daher kann eine Reihe von optischen Trenneinrichtungen 203 auf einfache Weise gefertigt werden. Nach dem Zuschneiden der Substrate zum Erhalt eines Neigungswinkels θ in einer vorbestimmten Richtung kann außerdem die optische Trenneinrichtung 203 einfach in die Bohrung des Magneten 204 eingebracht werden, um sicherzustellen, daß die Einrichtung 203 in der gewünschten Position orientiert ist, ohne daß irgendwelche umständlichen Winkeleinstellungen erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil ist, daß die einheitliche Anordnung der erforderlichen Elemente den Lichtfortpflanzungsraum verkürzt, wodurch die Verbindungsverluste reduziert werden. Wenn das Faraday-Drehelement 234, das aus einem Bismut-substituierten Granat hergestellt ist, integral mit den doppelbrechenden Kristallplatten in Form von rutilen Kristallplatten kombiniert ist, hat die resultierende optische Trenneinrichtung 203 eine effektive Dicke von ungefähr 700 μm, was für praktische Anwendungen zufriedenstellend ist.
Falls gewünscht, können die keilförmigen doppelbrechenden Kristallplatten dazu verwendet werden, die in 18C gezeigte optische Trenneinrichtung 203 herzustellen. Dabei sind zwei keilförmige doppelbrechende Kristallplatten 231' und 232' an gegenüberliegenden Seiten des Faraday-Drehelements 234 auf solche Weise positioniert, daß ihre optischen Achsen unter 45° in Bezug auf den Lichtleiter 205 orientiert sind. In Vorwärtsrichtung laufendes Licht tritt aus dem Lichtleiter 205 an der linken Seite aus, durchsetzt die doppelbrechende Kristallplatte 231', das Faraday-Drehelement 234 und die doppelbrechende Kristallplatte 232', aus der es als paralleler Strahl in den Lichtleiter 205 an der rechten Seite eingekoppelt wird. In Rückwärtsrichtung laufendes Licht tritt aus dem Lichtleiter 205 an der rechten Seite aus, durchsetzt die doppelbrechende Kristallplatte 232', das Faraday-Drehelement 234 und die doppelbrechende Kristallplatte 231', aus der es als gebrochener Strahl austritt, der nicht in den Lichtleiter 205 an der linken Seite eingekoppelt wird.
Somit wird durch die Verwendung von keilförmigen doppelbrechenden Kristallplatten sichergestellt, daß das in Vorwärtsrichtung laufende Licht aus der optischen Trenneinrichtung 203 derart austritt, daß es zu der optischen Achse des Lichtleiters 205 auf der rechten Seite parallel ist, was ein wirksames Einkoppeln in diesen Lichtleiter ermöglicht. Andererseits tritt das in Rückwärtsrichtung laufende Licht unter einem Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters 205 an der linken Seite aus und wird nicht in diesen Lichtleiter eingekoppelt. Wenn die doppelbrechenden Kristallplatten aus einem keilförmigen rutilen Kristall bestehen, kann eine noch dünnere optische Trenneinrichtung hergestellt werden, was noch kleinere Einführungsverluste ermöglicht.
19 ist eine Schnittansicht, die einen optischen Entkoppler vom Adaptertyp gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der optische Entkoppler vom Adaptertyp, der in 19 allgemein mit 221 bezeichnet ist, weist ein Adaptergehäuse B auf, das eine geteilte Hülse 271 enthält. Die mit 202 bezeichneten Bereiche bilden Außengewinde. Zwingen 208a und 208, die jeweils einen Lichtleiter 205 mit aufgeweitetem Kern in einer Öffnung halten, sind in die geteilte Hülse 271 eingesetzt und darin gehalten. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler hat die Einzelelemente der optischen Trenneinrichtung 203(d. h. doppelbrechende Kristallplatten 231, 232 und 233 und Faraday-Drehelement 234), die als integrale Einheit in dem zylindrischen Magneten 204 auf solche Weise positioniert sind, daß ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in Bezug auf die Achse des einfallenden Strahls geneigt sind. Die Richtung und der Neigungswinkel sind die gleichen wie in 18.
Die Zwingen 208a und 208 haben sie durchsetzende Lichtleiter 205 mit aufgeweitetem Kern und sind an gegenüberliegenden Seiten der optischen Trenneinrichtung 203 so angeordnet, daß der aufgeweitete Kernbereich jedes Lichtleiters der Einrichtung 203 zugewandt ist.
Bei dem vorstehend soeben beschriebenen Beispiel sind der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, der aus der optischen Trenneinrichtung 203 und dem Magneten 204 besteht, sowie die Zwingen 208a und 208, die jeweils den Lichtleiter 205 mit aufgeweitetem Kern in der Öffnung halten, in die Bohrung der geteilten Hülse 271 im Paßsitz eingesetzt und darin befestigt. Durch dieses Konstruktionsmerkmal brauchen die Einzelteile und -komponenten für die Montage nicht präzise eingestellt zu werden, und daher kann der optische Entkoppler 221 vom Adaptertyp auf sehr einfache Weise gefertigt werden.
21 ist eine Schnittansicht, die einen optischen Inline-Entkoppler der Erfindung zeigt. Der optische Inline-Entkoppler, der in 21 allgemein mit 301 bezeichnet ist, umfaßt eine Hülse 302, die eine optische Trenneinrichtung 302, einen hohlzylindrischen Magneten 304, Zwingen 305a und 305 sowie Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern enthält.
Die optische Trenneinrichtung 303 ist eine integrale Anordnung aus einem Faraday-Drehelement 334, doppelbrechenden Kristallplatten 331 und 332, einem Halbwellenplättchen 333 und einem Wellenlängenfilter 338. Zur Herstellung dieser optischen Trenneinrichtung 303 können große Substrate für das Faraday-Drehelement, die doppelbrechenden Kristallplatten, das Halbwellenplättchen und den schmalbandigen Wellenlängenfilter optischen Einstellungen unterzogen, mit einem optischen Klebstoff miteinander verbunden und auf eine Größe zugeschnitten werden, in der die jeweiligen Komponenten in den hohlzylindrischen Magneten 304 eingesetzt werden können; daher kann eine Anzahl von optischen Trenneinrichtungen 303 gleichzeitig und doch auf einfache Weise hergestellt werden.
Es sollte hier gesagt werden, daß die Verwendung des Halbwellenplättchens 333 zu einer Verringerung der Gesamtdicke der Einrichtung beiträgt und die einheitliche Anordnung der notwendigen Elemente den Lichtfortpflanzungsraum verkürzt, wodurch die Verbindungsverluste verringert werden. Beispielsweise sei der Fall angenommen, daß das Faraday-Drehelement 334 aus einem Bismutsubstituierten Granat besteht, die doppelbrechenden Kristallplatten 331 und 332 rutile Kristallplatten sind und das Halbwellenplättchen 333 ein Quarzplättchen ist, wobei alle diese Komponenten zu einer integralen Einheit zusammengefügt sind. Die resultierende optische Trenneinrichtung 303 hat eine effektive Dicke von ungefähr 700 μm, was für die Praxis zufriedenstellend ist. Es sollte ferner erwähnt werden, daß sowohl die rutilen als auch die Quarzplättchen von der hier verwendeten Definition des Ausdrucks "doppelbrechende Kristallplatte" umfaßt sind.
Der hohlzylindrische Magnet 304 enthält das Faraday-Drehelement 334 auf solche Weise, daß letzteres ein Sättigungsmagnetfeld parallel zu der optischen Achse erhält. Der hohlzylindrische Magnet 304 bildet in Kombination mit der optischen Trenneinrichtung 303 einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler. Die optische Trenneinrichtung 303 und der hohlzylindrische Magnet 304 sind in der Bohrung der Hülse 302 gehalten.
Jede der Zwingen 305a und 305b hält einen Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern, und sie sind im Paßsitz in der Hülse 302 aufgenommen und darin durch Verkleben mit einem Klebstoff festgelegt. Dazu wird der Außendurchmesser der Zwingen mit einer gewissen Präzision bearbeitet.
Der so hergestellte optische Inline-Entkoppler 301 hat einen Durchmesser von 4 mm und eine Länge von 30 mm und ist somit kleiner als der herkömmliche polarisationsunabhängige optische Entkoppler.
Die beiden Enden des Lichtleiters 304 mit aufgeweitetem Kern sind – obwohl nicht gezeigt – mit Anschlußfasern versehen, um das Anschließen des optischen Entkopplers zu erleichtern.
22 ist eine Schnittansicht, die einen allgemein mit 301' bezeichneten optischen Entkoppler vom Steckertyp zeigt. 23 ist eine Schnittansicht, die den Trennbereich 309 des optischen Entkopplers 301' vom Steckertyp zeigt. In den 22 und 23 sind gleiche Teile oder Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in 22 gezeigte optische Entkoppler 301' vom Steckertyp weist ein Gehäuse A auf, das einen Flansch 307 enthält. Die mit 302a und 302b bezeichneten Bereiche bilden ein Innengewinde bzw. ein Außengewinde. Eine optische Trenneinrichtung 303 ist eine integrale Baugruppe aus einem Faraday-Drehelement, doppelbrechenden Kristallplatten, einem Halbwellenplättchen und einem schmalbandigen Wellenlängenfilter. Ein hohlzylindrischer Magnet 304 enthält das Faraday-Drehelement auf solche Weise, daß letzteres ein zu der optischen Achse paralleles Sättigungsmagnetfeld erhält.
Der hohlzylindrische Magnet 304 bildet in Kombination mit der optischen Trenneinrichtung 303 einen polarisationsunabhängigen optischen Entkoppler, der in der Bohrung des Flanschs 307 gehalten wird. Jede Zwinge 305a und 305b hält in einer Öffnung einen Lichtleiter 305 mit aufgeweitetem Kern. Diese Zwingen werden in ihrer Position entlang der optischen Achse auf solche Weise gehalten, daß sie dann, wenn sie in den optischen Entkoppler 301' vom Steckertyp durch eine Öffnung 306a an dem einen Ende des Entkopplers eingesetzt sind, mit einer Endfläche des Entkopplers in Berührung sind. Die Zwinge 305b ist derart, daß ihre axiale Länge eine bestimmte Projektion über den optischen Entkoppler 301' vom Steckertyp hinaus vorsieht, die mit einer Spezifikation übereinstimmt.
Die Zwingen 305a und 305b sind in den Flansch 307 im Paßsitz eingesetzt und durch Verkleben mit einem Klebstoff daran festgelegt. Dazu wird der Außendurchmesser der Zwingen in einem gewissen Maß präzisionsbearbeitet. Somit kann ein optisches Nachrichtenübertragungssystem mit einer Fähigkeit zur optischen Entkopplung geschaffen werden, indem einfach ein herkömmlicher Steckverbinder mit dem optischen Entkoppler 301' vom Steckertyp durch die Öffnung 306a verbunden wird, während die Zwinge 305b mit einem Adapter verbunden wird.
23 ist eine Schnittansicht, die den Trennbereich 309 des optischen Entkopplers 301' vom Steckertyp zeigt, wobei das in 22 gezeigte Gehäuse A weggelassen ist. Die optische Trenneinrichtung 303 ist eine integrale Baugruppe aus doppelbrechenden Kristallplatten 331 und 332, einem Halbwellenplättchen 333, einem Faraday-Drehelement 334 und einem schmalbandigen Wellenlängenfilter 338. Die optische Trenneinrichtung 303 ist in dem hohlzylindrischen Magneten 304 angeordnet, um als polarisationsunabhängiger optischer Entkoppler wirksam zu sein.
24 ist eine Schnittansicht, die einen allgemein mit 321 bezeichneten optischen Entkoppler vom Adaptertyp zeigt. 25 ist eine Schnittansicht, die den Trennbereich 391 des optischen Entkopplers 321 vom Adaptertyp zeigt.
Der in 24 gezeigte optische Entkoppler 321 vom Adaptertyp weist ein Adaptergehäuse B auf, das eine geteilte Hülse 371 enthält. Die mit 302c bezeichneten Bereiche bilden Außengewinde. Zwingen 308a und 308b halten jeweils einen Leiter 305 mit aufgeweitetem Kern in einer Öffnung. Die Zwingen sind entlang der optischen Achse auf solche Weise in ihrer Position gehalten, daß sie dann, wenn sie durch Öffnungen 306a und 306b in den optischen Entkoppler 321 vom Adaptertyp eingeführt sind, die Endflächen des polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers berühren. Einzelheiten des polarisationsunabhängigen optischen Entkopplers und der Lichtleiter 305 mit aufgeweitetem Kern in dem Trennbereich 391 folgen nachstehend unter Bezugnahme auf 25; es sollte kurz erwähnt werden, daß sie im wesentlichen gleich wie der polarisationsunabhängige optische Entkoppler und die Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern sind, die den Trennbereich 309 von 23 bilden.
25 ist eine Schnittansicht, die den Trennbereich 391 des optischen Entkopplers 321 vom Adaptertyp zeigt. Der Trennbereich 391 ist so ausgebildet, daß der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, der aus einem hohlzylindrischen Magneten 304 und einer optischen Trenneinrichtungen 303 besteht, und die Zwingen 308a und 308b, die jeweils den Lichtleiter 305 mit aufgeweitetem Kern in der Öffnung halten, innerhalb der geteilten Hülse 371 gehalten werden. Der polarisationsunabhängige optische Entkoppler hat die optische Trenneinrichtung 303, die in dem hohlzylindrischen Magneten 304 gehalten wird, und die optische Trenneinrichtung 303 ist eine integrale Einheit aus einem Faraday-Drehelement 334, doppelbrechenden Kristallplatten 331 und 332, einem Halbwellenplättchen 333 und einem schmalbandigen Wellenlängenfilter 338. Durch die Zwingen 308a und 308b sind Lichtleiter 305 mit aufgeweitetem Kern eingeführt, und sie sind an gegenüberliegenden Seiten der optischen Trenneinrichtung 303 auf solche Weise positioniert, daß der aufgeweitete Kernbereich jedes Lichtleiters 305 der Einrichtung 303 zugewandt ist.
Gemäß den oben beschriebenen Beispielen sind der polarisationsunabhängige optische Entkoppler, der aus der optischen Trenneinrichtung 303 und dem hohlzylindrischen Magneten 304 besteht, sowie die Zwingen 308a und 308b, die jeweils den Lichtleiter 305 mit aufgeweitetem Kern in der Öffnung halten, in die Bohrung der Hülse, der geteilten Hülse oder des Flanschs engpassend eingesetzt und darin befestigt. Durch dieses Konstruktionsmerkmal brauchen die einzelnen Teile und Komponenten nicht zum Zweck des Zusammenbaus präzise eingestellt zu werden, und somit kann der Entkoppler 321 vom Adaptertyp auf sehr einfache Weise gefertigt werden.
Gemäß dem ersten und dem allgemeinen Aspekt weist der optische Verbinder ein rohrförmiges Element und eine darin enthaltene polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung auf, die eine integrale Baueinheit aus einem Faraday-Drehelement und doppelbrechenden Elementen ist. Der optische Verbinder ist klein und einfach zu gebrauchen und hat die Fähigkeit zur verlustarmen polarisationsunabhängigen optischen Trennung, wodurch das Verbinden von Lichtwellenleitern sehr einfach wird.
Wenn die polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung in einem hohlzylindrischen Magneten vorgesehen ist, der seinerseits in dem rohrförmigen Element angeordnet ist, sind die Vorteile nicht auf eine Größenminderung beschränkt, sondern ein teures Faraday-Drehelement und doppelbrechendes Element kann in kleineren Größen verwendet werden, ohne daß zusätzliche Teile wie etwa Halter benötigt werden. Somit kann der optische Verbinder der Erfindung in großen Stückzahlen und kostengünstig bereitgestellt werden.
Der als Strahländerungselement verwendete Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern ist an beiden Enden der optischen Trenneinrichtung auf solche Weise vorgesehen, daß der aufgeweitete Kernbereich des Lichtleiters der Einrichtung zugewandt ist, und die Verbindungsverluste infolge der Distanz zwischen Lichtwellenleitern können somit weiter verringert werden. Dadurch, daß es nicht notwendig ist, Linsen zu verwenden, entfällt außerdem die mit der Konstruktion und Einstellung von Linsen verbundene Arbeit.
Bei einer anderen Ausführungsform können die doppelbrechenden Elemente in der polarisationsunabhängigen optischen Trenneinrichtung als strukturell doppelbrechende Elemente ausgebildet sein, und das trägt zu einer weiteren Verringerung der Dicke der optischen Trenneinrichtung und somit der Gesamtgröße des optischen Verbinders bei. Außerdem wird die Länge des Raums für die Lichtfortpflanzung durch die optische Trenneinrichtung verkürzt, was ebenso für die Distanz zwischen den Lichtwellenleitern gilt, und das trägt zu einer weiteren Minderung von Verbindungsverlusten bei.
Gemäß dem zweiten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen optischen Verbinder vor, der ein rohrförmiges Element aufweist, in dem eine polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung, die eine integrale Baueinheit aus einem Faraday-Drehelement, doppelbrechenden Kristallplatten und einem Halbwellenplättchen ist, ein hohlzylindrischer Magnet und Zwingen, die jeweils einen Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern halten, angeordnet sind. Der optische Verbinder ist klein und einfach im Gebrauch und hat eine Fähigkeit zur verlustarmen polarisationsunabhängigen optischen Entkopplung, so daß die Verbindung von Lichtwellenleitern sehr einfach ist. Die Vorteile sind keineswegs auf eine Größenverringerung beschränkt, und ein teures Faraday-Drehelement und eine teure doppelbrechende Kristallplatte können zu kleineren Größen geschnitten werden, ohne daß zusätzliche Teile wie etwa Halter benötigt werden. Infolgedessen kann der optische Verbinder der Erfindung in großen Stückzahlen und kostengünstig bereitgestellt werden.
Ferner trägt die Verwendung des Halbwellenplättchens in der polarisationsunabhängigen optischen Trenneinrichtung zu einer weiteren Dickenminderung der optischen Trenneinrichtung und damit der Gesamtgröße des optischen Verbinders bei. Außerdem wird die Länge des Lichtfortpflanzungsraums durch die optische Trenneinrichtung ebenso wie die Distanz zwischen Lichtwellenleitern verkürzt, und dies trägt zu einer weiteren Verringerung von Verbindungsverlusten bei. Ferner erlaubt der Entkoppler von seiner Struktur her, daß austretendes Licht auf die Achse von einfallendem Licht fällt, so daß keine Notwendigkeit besteht, präzise Einstellungen der Positionen der Zwingen vorzunehmen, die die Lichtwellenleiter mit aufgeweiteten Kernen halten, und eine verlustarme Verbindung wird einfach dadurch realisiert, daß die Einzelkomponenten in Ausfluchtung in dem rohrförmigen Element wie etwa einem Flansch oder einer Hülse ohne irgendwelche zusätzlichen Einstellungen gehalten werden.
Gemäß ihrem dritten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung einen optischen Verbinder vor, der eine Hülse aufweist, in der folgendes enthalten ist: eine polarisationsunabhängige optische Trenneinrichtung, die eine integrale Baueinheit aus einem Faraday-Drehelement, doppelbrechenden Kristallplatten und einem Wellenlängenfilter ist, ein hohlzylindrischer Magnet und Zwingen, die jeweils einen Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern halten. Der optische Verbinder ist klein und einfach zu gebrauchen und ist doch zur Wellenlängenfilterung fähig. Die Vorteile sind keineswegs auf eine Größenverringerung beschränkt, und ein teures Faraday-Drehelement sowie eine doppelbrechende Kristallplatte können in kleineren Größen verwendet werden, ohne daß zusätzliche Teile wie Halter benötigt werden. Infolgedessen kann der optische Verbinder der Erfindung in großen Stückzahlen und kostengünstig gefertigt werden.
Wenn die optische Trenneinrichtung, die den Wellenlängenfilter als integralen Teil enthält, in einen faseroptischen Verstärker eingefügt ist, kann eine unerwünschte verstärkte Spontanemission (ASE) ohne die Verwendung irgendeines zusätzlichen Wellenlängenfilters unterdrückt werden; somit können faseroptische Hochleistungsverstärker aus einfachen Komponenten gebaut werden.
Ferner ist der Lichtleiter mit aufgeweitetem Kern an beiden Enden der optischen Trenneinrichtung derart vorgesehen, daß der aufgeweitete Kernbereich des Lichtleiters dieser Einrichtung zugewandt ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für den Gebrauch von Linsen, und dadurch wird die Ausfluchtungscharakteristik der Einzelteile hinreichend verbessert, so daß umständliche Feineinstellungen unnötig sind.
Außerdem werden die Einzelelemente durch haftendes Verbinden zusammengebaut, so daß die optische Trenneinrichtung als integrale Einheit gefertigt wird, und dies trägt zu einer weiteren Minderung der Dicke der optischen Trenneinrichtung und damit der Gesamtgröße des optischen Verbinders bei. Ferner wird die Länge des Raums für die Lichtfortpflanzung durch die optische Trenneinrichtung verkürzt, und das gleiche gilt für die Distanz zwischen Lichtwellenleitern; dies trägt zu einer weiteren Verringerung von Verbindungsverlusten bei. Außerdem erlaubt die Struktur der Trenneinrichtung, daß austretendes Licht auf die Achse von einfallendem Licht fällt, und daher ist es nicht erforderlich, präzise Einstellungen der Positionen der Zwingen vorzunehmen, die die Lichtwellenleiter mit aufgeweiteten Kernen halten, und eine verlustarme Verbindung wird einfach dadurch realisiert, daß die einzelnen Komponenten in Ausfluchtung in dem rohrförmigen Element wie etwa einem Flansch oder einer Hülse ohne zusätzliche Einstellungen gehalten werden.

Claims

Optischer Verbinder, der folgendes aufweist: einen Flansch oder eine Hülse (7, 107, 171, 302), eine polarisierungsunabhängige optische Trenneinrichtung (3, 103, 203, 303), die eine integrale Anordnung aus einem Faraday-Drehelement (34, 134, 234, 334) und einem doppelbrechenden Kristallelement (31, 32, 131, 132, 231, 232, 231', 232', 331, 332) ist, und Strahländerungselemente (5a, 5b), die an beiden Enden der optischen Trenneinrichtung (3) angeordnet sind, wobei in der Hülse oder dem Flansch die polarisierungsunabhängige optische Trenneinrichtung und die Strahländerungselemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahländerungselemente eine Lichtleiterhaltezwinge (52a, 52b, 105a, 105b, 205a, 205b) und einen Lichtleiter (52, 105, 205, 305) mit aufgeweitetem Kern aufweisen, der in der Lichtleiterhaltezwinge (52a, 52b, 105a, 105b, 205a, 205b) eingeschlossen ist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei Strahländerungselemente an beiden Enden der optischen Trenneinrichtung angeordnet sind, wobei die optische Trenneinrichtung gemeinsam mit den Strahländerungselementen innerhalb des Flansches oder der Hülse vorgesehen ist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optische Trenneinrichtung innerhalb eines hohlzylindrischen Magneten (4, 104, 204, 304) angeordnet ist, wobei der zylindrische Magnet innerhalb des Flansches oder der Hülse vorgesehen ist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Faraday-Drehelement (234) und das doppelbrechende Kristallelement (231, 232) der optischen Trenneinrichtung (203) integral derart kombiniert sind, daß ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht geneigt sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Faraday-Drehelement (234) und das doppelbrechende Kristallelement (231, 232) der optischen Trenneinrichtung (203) integral derart kombiniert sind, daß ihre Umfangsoberflächen zu der Achse von einfallendem Licht parallel sind, wogegen ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht geneigt sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei das doppelbrechende Kristallelement (231', 232') keilförmig ist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei die Trenneinrichtung mehr als i ein Faraday-Drehelement (134), zwei oder mehr doppelbrechende Kristallelemente (131, 132) und eine oder mehrere Halbwellenplättchen (133) aufweist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 7, wobei die optische Trenneinrichtung i (103) innerhalb eines hohlzylindrischen Magneten (104) vorgesehen ist, der innerhalb des Flansches oder der Hülse (104) vorgesehen ist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 7 oder 8, wobei die genannten mehr als ein Faraday-Drehelemente (13), die zwei oder mehr doppelbrechenden Kristallelemente (131, 132) und die ein oder mehr Halbwellenplättchen (133) der optischen Trenneinrichtung (103) integral derart kombiniert sind, daß ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht geneigt sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 7 oder 8, wobei die genannten mehr als ein Faraday-Drehelemente (134), die zwei oder mehr doppelbrechenden Kristallelemente (131, 132) und die ein oder mehr Halbwellenplättchen (133) der optischen Trenneinrichtung (103) integral derart kombiniert sind, daß ihre Umfangsoberflächen zu der Achse von einfallendem Licht parallel sind, wogegen ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht geneigt sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei die Trenneinrichtung (303) mehr als ein Faraday-Drehelement (334), zwei oder mehr doppelbrechende Kristallelemente (331, 332) und ferner ein oder mehr Wellenlängenfilter (338) aufweist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 11, wobei die optische Trenneinrichtung (303) innerhalb eines hohlzylindrischen Magneten (304) angeordnet ist, der innerhalb des Flansches oder der Hülse (302) angeordnet ist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 11 oder 12, wobei die genannten mehr als ein Faraday-Drehelement (334), die zwei oder mehr doppelbrechenden Kristallelemente (331, 332) und die ein oder mehr Wellenlängenfilter (338) der optischen Trenneinrichtung (303) integral derart kombiniert sind, daß ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht geneigt sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 11 oder 12 wobei die genannten mehr als ein Faraday-Drehelemente (334), die zwei oder mehr doppelbrechenden Kristallelemente (331, 332) und die ein oder mehr Wellenlängenfilter (338) der optischen Trenneinrichtung (303) integral derart kombiniert sind, daß ihre Umfangsoberflächen zu der Achse von einfallendem Licht parallel sind, wogegen ihre Lichteintritts- und -austrittsflächen in bezug auf die Achse von einfallendem Licht geneigt sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 11, wobei die doppelbrechenden Kristallelemente (331, 332) keilförmig sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 1, wobei das Faraday-Drehelement in einer Anzahl von mehr als einem und das doppelbrechende Kristallelement in einer Anzahl von mindestens zwei vorhanden sind.
Optischer Verbinder nach Anspruch 16, wobei die optische Trenneinrichtung (103) ferner mindestens ein Halbwellenplättchen (133) als ein integrales Element aufweist.
Optischer Verbinder nach Anspruch 16, wobei die optische Trenneinrichtung (303) ferner mindestens ein Wellenlängenfilter (338) als ein integrales Element aufweist.