NL8502964A - Monomode optische transmissievezel met taps eindgedeelte. - Google Patents

Description

tf» -*Jk PHN 11.532 1 N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Monomode optische transmissievezel met taps eindgedeelte.

De uitvinding heeft betrekking op een optisch transmissiesysteem bevattende, een stralingsbron, een monomode optische transmissievezel die een eindgedeelte heeft waarin de diameter van de kern varieert en een lensstelsel dat zich tussen de stralingsbron en de 5 transmissievezel bevindt.

Een transmissievezel met een eindgedeelte waarin de diameter van de kern varieert is bekend uit de Europese octrooiaanvrage O. 114.439. Hierin is een monomode optische transmissievezel beschreven * waarvan een eindgedeelte een tapse kern en mantel heeft. Op het uiteinde 10 van de vezel is een bolvormige lens aangebracht van een materiaal dat een brekingsindex heeft die aanzienlijk hoger is dan de brekingsindex van het kernmateriaal van de vezel. Een transmissievezel met taps toelopende kern en mantel heeft gunstige eigenschappen voor wat betreft toelaatbare verplaatsingen van de vezel ten opzichte van de 15 stralingsbron, bijvoorbeeld een diodelaser, en de ten gevolge van reflekties binnen de vezel optredende terugkoppeling van de straling naar de stralingsbron. Een dergelijke vezel heeft een relatief groot inkoppelrendement. Het inkoppelrendement is de fractie-van de door de stralingsbron uitgezonden straling die in de vezel verder geleid wordt.

20 De aanwezigheid van een lens op het tapse eindgedeelte van de vezel, bij voorbeeld een lens met een hoge brekingsindex en dus een grote numerieke apertuur, geeft een verdere verhoging van het inkoppelrendement.

Een nog verdere verhoging van het inkoppelrendement is gewenst omdat daardoor het aantal tussenversterkers in een lange 25 afstandstransmissielijn verminderd kan worden, of dat zwakkere stralingsbronnen, bijvoorbeeld lichtemitterende diodes, gebruikt kunnen worden die konstruktief eenvoudiger en dus goedkoper zijn. Gebleken is dat een gedeelte van het resterende koppelingsverlies te wijten is aan een niet optimale aanpassing van het uitgangsgolffront van de lens aan 30 het ingangsgolffront van de vezel.

Het is het doel van de uitvinding deze aanpassing te verbeteren. Een optisch transmissiesysteem in overeenstemming met de ** ~ ' . **. ·* · ^ '· - ·· ; i , ^ V ’j “·% -v PHN 11.532 2 uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de diameters van de kern van de transmissievezel in de richting van de lens afneemt tot een kleinste diameter en weer toeneemt tot een maximale waarde die kleiner is dan de diameter in het rechte gedeelte van de vezel.

5 Het trechtervormige uiteinde van de optische transmissievezel accepteert een golffront van een vorm die ongeveer gelijk is aan het golffront dat uit het lensstelsel treedt. De transmissievezel kan van een taps toelopend eindgedeelte met een trechtervormig stuk voorzien worden met behulp van een werkwijze die 10 geen wezenlijke verschillen vertoont met die voor het aanbrengen van een conventioneel taps eindgedeelte aan de vezel, bijvoorbeeld zoals beschreven in de reeds genoemde Europese octrooiaanvrage 0.114.439.

Opgemerkt wordt dat het, uit het Amerikaanse octrooischrift 3.779.628, op zich bekend is om een trechtervormig 15 uiteinde aan een optische transmissievezel aan te brengen ter verhoging van het inkoppe1rendement. De daarin beschreven trechter dient om een invallende stralingsbundel met een diameter die groter is dan de kerndiameter van de vezel in te vangen. In tegenstelling tot de onderhavige uitvinding is het noodzakelijk dat het trechtervormige 20 eindgedeelte van de transmissievezel beschreven in het genoemde

Amerikaanse octrooischrift 3.779.628 aan de brede zijde een diameter van kern en mantel heeft die groter is dan de diameter van kern en mantel in het rechte stuk van de transmissievezel.

Een uitvoeringsvorm van een optisch transmissiesysteem 25 volgens de uitvinding vertoont als kenmerk dat in het eindgedeelte van de vezel de afstand tussen het vlak van de grootste diameter aan het uiteinde van de vezel en het vlak van de kleinste diameter niet groter is dan de afstand tussen het vlak van de kleinste diameter en het rechte stuk van de vezel. De lengte van het trechtervormig eindgedeelte en de 30 waarde van de grootste diameter moeten aangepast worden aan de vorm van het in te vangen golffront. Deze vorm hangt af van de stralingsbron en het lensstelsel. Voor bekende stralingsbronnen is de lengte van de trechter niet groter dan de lengte van het taps toelopende gedeelte van de vezel.

35 Een voorkeursuitvoeringsvorm van een optisch transmissiesysteem volgens de uitvinding vertoont als kenmerk dat op het uiteinde van de vezel een lens is aangebracht. Deze lens kan aangebracht ** - - «», ·? ; '} .) £ PHN 11.532 3 woeden op een wijze zoals beschreven in de reeds genoemde Europese octrooiaanvrage 0.114.439.

Een verdere uitvoeringsvorm van een optisch transmissiesysteem volgens de uitvinding vertoont als kenmerk dat het 5 uiteinde van de transmissievezel vlak is.

Nu zal de uitvinding worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: figuur 1a een bekende monomode optische transmissievezel met taps eindgedeelte en lens toont, 10 figuur 1b schematisch de vorm van het golffront daarin aangeeft, en figuur 2a schematisch de vorm van het golffront aangeeft van een optische transmissievezel in overeenstemming met de uitvinding, en 15 figuur 2b een optisch transmissiesysteem in overeenstemming met de uitvinding toont.

In figuur 1 is 1 een lichtbron, bijvoorbeeld een halfgeleiderdiodelaser. Een gedeelte van de door de bron uitgezonden bundel wordt ingevangen door lens 3. Lens 3 bestaat bijvoorbeeld uit een 20 materiaal waarvan de brekingsindex aanzienlijk groter is dan de brekingsindex van het materiaal van de kern 4 van de optische transmissievezel 10. Mogelijke waarden voor de brekingsindices zijn bijvoorbeeld 1,9 voor de lens 3 en 1,5 voor het kernmateriaal. De aantel 5 bestaat uit een materiaal met een brekingsindex die bijvoorbeeld 0,3% 25 kleiner is dan die van het kernmateriaal. De optische transmissievezel 10 is, bijvoorbeeld op de wijze zoals beschreven in Europese octrooiaanvrage 0.114.439 voorzien van een eindgedeelte 11 waarin de kern en de mantel taps toelopen. Het eindgedeelte 11 sluit ter hoogte van het vlak 6 aan op de lens 3. Deze lens kan nog voorzien zijn van een 30 antireflektielaag 2.

In figuur 1b is terwille van de duidelijkheid de lens 3 niet tegen het eindvlak van vezel 10 getekend. De gestippelde krommen A^, A2, A-j geven het golffront van door de stralingsbron 1 uitgezonden straling op verschillende posities aan. De streep-punt 35 krommen B^, B2, B2 geven het verloop van het golffront op verschillende posities aan wanneer straling uit de vezel zou komen. Duidelijk is dat dit golffront een andere vorm heeft dan het door de 3 3 n ·? a · 4 PHN 11.532 4 *r JA «.

lens tredende golffront.

In figuur 2a is een gedeelte van een transmissiesysteem volgens de uitvinding schematisch weergegeven. Tussen het eindvlak 6 en het taps toelopend gedeelte 11 van vezel 10 bevindt zich een 5 trechtervormig stukje 12 waarin de diameters van kern en mantel toenemen gezien vanuit de vezel 10 naar eindvlak 6. Het gedeelte 12 zorgt ervoor dat het golffront C3 van straling komende uit de vezel, ter hoogte van het eindvlak 6 eenzelfde verloop heeft als het golffront A3 afkomstig van de lens. Dit golffront is omgekeerd in vergelijking met het 10 geschetste golffront B3 in figuur 1b.

In figuur 2b is een optisch transmissiesysteem getoond in overeenstemming met de uitvinding. Gelijke verwijzingstekens duiden gelijke elementen aan als in de figuren 1a, 1b en 2a. Deze figuur behoeft na het voorafgaande geen verdere toelichting.

15 De genoemde lens 3 in de figuren kan behalve een lens met een relatief grote brekingsindex, ook een lens zijn waarvan de brekingsindex vergelijkbaar is met die van het kernmateriaal. Bij het aansmelten van de lens moet er voor gewaakt worden dat het' vezelmateriaal niet verweekt. Dus de smelttemperatuur van het 20 lensmateriaal moet duidelijk lager zijn dan de smelttemperatuur van de vezelmaterialen.

Een uitvoeringsvorm van een transmissievezel volgens de uitvinding is bijvoorbeeld een monomode optische vezel met een manteldiameter van 125 ^um en een kerndiameter van 7 ^um. De 25 kleinste diameter bedraagt 30 ^um, de diameter aan het uiteinde ongeveer 35 ^um en de lengte van het trechtertje bijvoorbeeld 50 ^um.

Het inkoppelrendement van een gerealiseerd optisch transmissiesysteem in de uitvoering volgens figuur 2b bedraagt 70%, terwijl in systemen zonder het trechtervormige deel 12 een maximaal 30 rendement van ongeveer 60% haalbaar is. Het rendementsverlies daalt dus met ongeveer 25%.

V- sy ... -j

Claims (4)

1. Optisch transmissiesysteem bevattende een stralingsbron, een monomode optische transmissievezel die een eindgedeelte heeft waarin de diameter van de kern varieert en een lensstelsel dat zich tussen de stralingsbron en de transmissievezel bevindt, met het kenmerk, dat de 5 diameters van de kern van de transmissievezel in de richting van de lens afneemt tot een kleinste diameter en weer toeneemt tot een maximale waarde die kleiner is dan de diameter in het rechte gedeelte van de vezel.

2. Een optisch transmissiesysteem volgens conclusie 1, met 10 het kenmerk, dat in het eindgedeelte van de vezel de afstand tussen het vlak van de grootste diameter aan het uiteinde van de vezel en het vlak van de kleinste diameter niet groter is dan de afstand tussen het vlak van de kleinste diameter en het rechte stuk van de vezel.

3. Een optisch transmissiesysteem volgens conclusie 1 of 2, 15 met het kenmerk, dat op het uiteinde van de transmissievezel een lens is aangebracht.

4. Een optisch transmissiesysteem volgens conclusie 1,2 of 3, met het kenmerk, dat het uiteinde van de transmissievezel vlak is. j . *