• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989009942A1
    申请号:PCT/DE1989/000212
    申请日:1989-04-06
    公开日:1989-10-19
    发明作者:Willi Giese
    申请人:Willi Giese；
    IPC主号:G02B6-00
    专利说明:
    LichtleiterkopplerAnwendungsgebiet Der Lichtleiterkoppler ist überall dort einsetzbar, wo Licht aus einem Lichtleiter in zwei oder mehr Ausgangsleiter aufzuteilen oder einzukoppeln ist. Die Erfindung bezieht sich dabei auf einen Lichtleiterkoppler, der das Licht aus einem oder mehreren Lichtleitern (Lichtleitereingängen)in einen oder mehrere Lichtleiter (Lichtleiterausgänge) aufteilt bzw. einkoppelt, wobei die aneinanderliegenden Lichtleiterfaserflächen justiert und gegeneinander fixiert sind. Stand der TechnikLichtleiterkoppler dienen dazu, das Licht aus einemLichtleiter in zwei oder mehr Ausgangslichtleiteraufzuteilen bzw. einzukoppeln. In der optischenNachrichtentechnik und der Lichtleiter-Sensorik sind sogenannte 3 dB-Koppler von besonderer Bedeutung, die zwei Fasereingängeund zwei Faserausgänge besitzen und eine EingangslichtleistunggLeichmässig auf beideAusgangslichtleiter aufteilen. Zur Kopplung werden die aufeinanderfolgenden Bauelemente an den zu koppelndenAus- bzw. Eingangsflächen statt mit Glasabschluss-fenstern oder ähnlichem mit Faser-Scheiben bzw. -Flä-chen versehen, deren Aussenflächen in möglichst engenKontakt gebracht werden. So kann z.B. durch Schleifen der Oberfläche au eine spezielle Gestalt jede beliebige Bildschale erzeugt werden. Zur Herstellung der Lichtleiterkoppler sind bisher das sogenannte Schleiiverfahrenund das Schmelzverfahren bekannt. Beim SchmeLzverfahren werden zwei Lichtleiter miteinander verschmolzen, so dass das Licht in den anderen Lichtleiter übertreten kann. NachteiLigerweise wird das Brechungsindexgefüge des Lichtleiters durch den Schmelzvorgang verändert, wodurch erhöhte LichtverLuste auftreten können. Ausserdem ist die LichtverteiLung in den beiden AusgangslichtLeitern prinzipiell nicht gleichmässig, d.h. sie weisen eine unterschiedliche Modenstruktur auf, was bei vielen Anwendungen störend ist. Sogenannte Schleifkopplerzeigen demgegenüber seitlich angeschliffene Fasern, die gegeneinander justiert und mit einem Klebstoff fixiert sind. Nachteiligerweise befindet sich bei einem soLchen Lichtleiterkoppler zwischen den SchLeifflächen ein optisch transparenter Klebstoff oder eine ImmersionsfLüssigkeit, um kleinste LuftspaLte auf der Koppelfläche auszufüLlen.-Auchhierdurch ergibt sich nachteiligerweise ein uneinheitlicher Brechungsindex. Aufgabe,Lösung,Vorteile Die Erfindung Löst die Aufgabe, den Lichtleiterkoppler dahingehend zu verbessern, dass die aneinanderLiegendenLichtleiterfaserfLächenin mögLichst engem Kontakt zuein ander Liegen, ohne dass ein uneinheitlicher Brechungsindex an der Berührungsflächein Kauf genommen werden muss. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein LichtLeiterkoppLerder eingangs genannten Art vorgeschLagen, der erfindungsgemäss in der Weise ausgebildet ist, dass die aneinanderliegendenLichtleiterfaserfLächen angesprengt sind. Unter Ansprengung- versteht man die starre Verbindung zweier oder mehrerer Optikteile miteinander durch moLekuLare Adhäsionskräfte, weLche zwischen zwei poLierten und extrem sauber gereinigten FLächen wirksam werden, wenn ihr gegenseitiger Abstand durch Aus drücken der Luftzwischenschicht zu Null geworden ist., Dies setzt bekannterweise voraus, dass neben extremer Sauberkeit beider Flächen Bedingungen wie die Krümmungsradien beider Flächen genau gleich sind, d.h., die Passe beider Flächen auf Bruchteile einer Streifen-breite übereinstimmen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtleiter in einem Quarzblock eingebettet, vorzugsweise eingeklebt wie z.B. mittels Epoxidharz. Der Quarzblock besitzt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Quaderform und hat vorzugsweise eine Grösse von 20 mm x 5 mm x Smm oder 10 mm x 3 mm x 3 mm. Soll der Koppler für Monomode-Lichtleiter verwendet werden, genügt es, dass die beiden Faserkerne im Koppelgebiet eng nebeneinander Liegen, was durch Anschleifen der Lichtleitfasern in radialer Richtung bis nahe an den Faserkern erreichbar ist. Bei einem Koppler für Multimode-Lichtleiter muss das Schleifgebiet hingegen so ausgeführt sein, dass sich die Faserkerne berühren. Bei einem 3 dB-Koppler sind die Fasern in der Kopplertaille jeweils auf die Hälfte ihres Durchmessers bzw. Querschnittes angeschliffen. Nach einer weiteren Ausgestaltung besteht der Lichtleiterkoppler aus zwei Quarzblockhälften, in denen je einer der Lichtleiter in einer Nut mit einem ungeradlinigen, vorzugsweise teilkreisformigenNutengrund derart ein- bzw. aufliegt, dass die seitlich angeschliffenen Licht leiter mit der ebenen Quarzblockhälftenoberfläche jeweils glatt abschliessen bzw. fluchten und die entsprechend geschliffenen Quarzblockhälften aufeinander liegen. Der Biegeradius des Lichtleiters bzw. des Nutengrundes beträgt vorzugsweise 30 bis 50 mm , die Nutenbreite liegt zwischen 100 bis 300 lumund entspricht vorzugsweise der Dicke des Lichtleiters.Die beschriebene Nut ist so tief, dass die Faser darin vollständig aufgenommen wird und die Faserfläche glatt mit der Quarzblockoberflächeabschliesst. Dies kann praktisch dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche des den Lichtleiter zunächst vollständig verdeckenden Quarzblockes so weit abgeschliffen wird, bis der Lichtleiter seitlich auf die notwendige Länge angeschliffen ist. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Oberflächenqualität so gut ist, dass das Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Ansprengen möglich ist. Das Ansprengen wird z.-B. bereits bei der Herstellung von GasLasernangewendet, wo die optischen Fenster zum Verschluss des Laserrohres angesprengt werden. Die Verbindung zweier Flächen, beispielsweise aus Quarz oder Glas besteht ohne Klebstoff äusserst fest, da die elektrostatischen Anziehungskräfte der Ato-me aus den gegenüberliegenden Flächen selbst wirksam sind. Die Ansprengverbindung hat sich als mechanisch äusserst stabil und temperaturfest erwiesen. Weiterhin ist diese Verbindung weniger temperaturempfindlich als die eingangs behandelten Klebeverbindungen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet. Kurze Beschreibung der ZeichnungenIn der Zeichnung sind AusführungsbeispieLe der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtFig. 1 die prinzipielle Kopplung zweier Lichtleiter,Fig. 2 einen Lichtleiter mit seitlichem Anschliff,Fig. 3 einen Lichtteiterkoppler,bei dem die Licht leiter in QuarzblockhäLften eingebettet sind, Fig. 4 eine Quarzblockhälfte mit eingelegtem Lichtleiter in perspektivischer Ansicht und Fig. 5 drei verschiedene Schnittansichten des Lichtbis 7 leiterkopplers gemäss fig. 4. Detaillierte Beschreibung der Erfindung und besterWeg zur Ausführung der Erfindung Die in Fig. 1 dargestellten Lichtleiter 11,12 besitzen jeweils durch seitliches Anschleifen hergestellte ovale Grenzflächen llcund 12c, die durch Adhäsionskräfte gebunden aneinander liegen. Der in Fig. 1 dargestellte Lichtleiter besitzt hierbei z.B. einen Eingang lla,wobei das dort einfallende Licht in die Ausgänge libund 12b aufgeteilt wird. Um eine solche Verbindung herzustellen, muss z.B. von einem Licht leiter gem. Fig. 2 ausgegangen werden. Der flexible Lichtleiter wird dabei leicht gekrümmt und seitlich angeschliffen, so dass sich die Fläche llcergibt. Schleift man einen zweiten Lichtleiter in entsprechender Weise an, so können die betreffenden Anschliff-Flächenaufeinandergepresst werden. Probleme ergeben sich jedoch dadurch, dass die beiden zu koppelnden Lichtleiter in eine Lage ausgerichtet (justiert) werden müssen, bei der die Anschliff-Flächen llcund 12c exakt zur Anlage kommen. Dieses Problem wird in einfacher Weise mittels des in den Fig. 3 bis 7 dargestellten Lichtleiterkopplers bzw. dessen Hälften gelöst. Der fertige Lichtleiterkoppler ist in Fig. 3 dargestellt und besteht aus zwei Quaderhälften 13 und 14, die jeweils einen Lichtleiter 11 und 12 aufnehmen, und zwar derart, dass die Lichtleiteranschliff-Flächen llcund 12c durch Ansprengung aneinandergehalten werden.Die Herstellung eines soLchen Lichtleiterkopplers wird am besten aus den Fig. 4 bis 7 verständlich. Geht man von einem Quarzblock 13 bzw. einer Quarzblockhälfte aus, so wird in diese zunächst eine Nut mit der Breite d eingefräst, die dem Durchmesser des Lichtleiters 11 entspricht. Die Nut hat einen teilkreisförmigen Verlauf und kann zunächst so tief sein, dass selbst der oberhalb des Nutscheitelpunktes 17 Liegende LichtLeiterkörper 11 nicht aus der Quarzblockoberfläche 13a herausragt. SchLeift man nunmehr die Quarzblockoberfläche 1 3.a p Lanab, so erreichtman schliesslich die Lichtleitergrenzfläche. Das Abschleifen wird nunmehr so lange fortgesetzt, bis zumindest der Lichtleiterfaserkern erreicht wird, vorzugsweise wird der Lichtleiter bis zur Durchmesserhälfte abgeschliffen. Zwangsläufig Liegen nach Abschleifung die Quarzblockhälftenoberfläche 13a und die Fläche 11c des Lichtleiters 11 in einer Ebene. Der Lichtleiter tritt aus dem Quarzblock im übrigen an den Seitenflächen 13b und 13c heraus. In entsprechender Art und Weise wird ein zweiter Quarzblock mit eingelegtem Lichtleiter gefertigt. Die beiden Quarzblöcke müssen nunmehr in der in Fig. 3 dargesteLlten Art und Weise angesprengt werden. Es versteht sich von selbst, dass die Kopplerhälften eine erforderliche Oberflächenqualität haben und gegeneinander genau justiert werden Hierbei kommt es darauf an, den gewünschten Koppelgrad und ein Dämpfungsminimum einzustellen, ohne dass sich die Flächen vorher berühren. Ist die Justage abgeschlossen, so werden die Flächen angesprengt. Die erzielbare Kopplerdämpfungund das Koppelverhätlnissind praktisch temperaturunabhängig, was für viele Aufgaben, beispielsweise in der optischen Sensorik, von extrem wichtiger Bedeutung ist. Es empfiehlt sich auch, den Rand der Haftfläche mit einem Schutzlack abzulackieren, um das Einziehen von Wasser oder öl in die Haftfläche zwischen den beiden angesprengten Teilen zu verhindern. Bei dem Lichtleitkoppler handelt es sich um einen Koppler für sogenannte Monomode-Lichtleiter oder polarisationserhaltende Monomode-Lichtleiter oder um einen Koppler für Multimodefasern.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Lichtleiterkoppler, der das Licht aus einem oder mehreren Lichtleitern (Lichtleitereingängen) in einen oder mehrere Lichtleiter (Lichtleiterausgänge) aufteilt bzw. einkoppelt, wobei die aneinanderliegenden Lichtleiterfaserfiächen justiert und gegeneinander fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Lichtleiterfaserfiächen (11c, 12c) angesprengt sind.
    2. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (11,12) in einen Quarzblock bzw. Quarzblockhälften (13,14) eingebettet sind.
    3. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (11,12) in den Quarzblock bzw. die Quarzblockhälften (13,14) eingeklebt sind, vorzugsweise mittels Epoxidharz.
    4. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen quaderförmigen Quarzblock (13,14) vorzugsweise von 20 mm x 5 mm x 5 mm bis 10mm x 3 mm x 3 mm.
    5. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche
    1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Lichtleiterfasern (11,12) in radialer Richtung, mindestens bis in die Nähe des Faserkerns, angeschliffen sind.
    6. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Lichtleiterfasern (11,12) in der Kopplertaille (15) jeweils auf die Hälfte ihres Durchmessers (d) angeschliffen sind.
    7. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche
    1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtleiter (11,12) in einer Nut (16) mit einem im Querschnitt ungeradlinigen Nutengrund (16a) einer Quarzblockhälfte (13) derart ein- bzw. aufliegt, daß die Faserflächen (11c, 12c) der seitlich angeschliffenen Lichtleiter mit der ebenen Quarzblockhälftenoberfläche (13a) glatt abschließen bzw. fluchten und die entsprechenden Quarzblockhälften (13, 14) aufeinander liegen.
    8. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutengrund (16a) im Querschnitt teilkreisförmig geformt ist.
    9. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeradius des Lichtleiters (11) bzw. des Nutengrundes (16a) 30 bis 50 mm beträgt.
    10. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutenbreite (b) zwischen 100 und 300 um liegt, vorzugsweise der Dicke (d) des Lichtleiters (11,12) entspricht.
    11. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche
    7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Koppler für sogenannte Monomode-Lichtleiter oder polarisationserhaltende MonomodeLichtleiter handelt.
    12. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Koppler für Multimodefasern handelt.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US3832028A|1974-08-27|Coupler for optical waveguide light source
    US4749248A|1988-06-07|Device for tapping radiation from, or injecting radiation into, single made optical fiber, and communication system comprising same
    JP2625152B2|1997-07-02|光ファイバ接合器
    US4315666A|1982-02-16|Coupled communications fibers
    EP0928978B1|2001-11-14|Verbinder für optische Fasern aus Kunststoff
    EP0074789B1|1988-04-27|Richtungabhängige Kupplung für optische Fasern
    KR900006003B1|1990-08-20|반사를 감소시키는 광에너지 전송장치
    US3912363A|1975-10-14|Optical fiber to planar waveguide coupler
    EP0429163B1|1994-06-08|Anordnung zum Spleissen von Lichtwellenleitern
    KR880002473B1|1988-11-14|미소 만곡 탭식 광섬유 지연선 및 그 탭핑방법
    US4810052A|1989-03-07|Fiber optic bidirectional data bus tap
    US4948217A|1990-08-14|Optic coupler
    JP3153120B2|2001-04-03|テーパ状導波路
    JP2012042971A|2012-03-01|光学装置
    US5612171A|1997-03-18|Planar optical waveguides with planar optical elements
    US5138676A|1992-08-11|Miniature fiberoptic bend device and method
    US6631225B2|2003-10-07|Mode coupler between low index difference waveguide and high index difference waveguide
    EP1664871B1|2013-09-11|Optische hülse
    US6931180B2|2005-08-16|Method and apparatus for compactly coupling an optical fiber and a planar optical waveguide
    US4021099A|1977-05-03|Optical couplers for fiber optic communication links
    US5022735A|1991-06-11|Fiber splice coating system
    EP0307487B1|1993-03-10|Kollimatorlinse für Glasfasern
    US6996316B2|2006-02-07|Large diameter D-shaped optical waveguide and coupler
    CA1320372C|1993-07-20|Non-adiabatically-tapered connector
    US4307933A|1981-12-29|Optical fiber launch coupler
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    AU3415489A|1989-11-03|
    DE8804518U1|1988-05-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-10-19| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT AU BB BG BR CH DE DK FI GB HU JP KP KR LK LU MC MG MW NL NO RO SD SE SU US |
    1989-10-19| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BF BJ CF CG CH CM DE FR GA GB IT LU ML MR NL SE SN TD TG |
    1990-04-05| REF| Corresponds to|Ref document number: 3990355 Country of ref document: DE Date of ref document: 19900405 |
    1990-04-05| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3990355 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE8804518U|DE8804518U1|1988-04-06|1988-04-06||
    DEG8804518.8U||1988-04-06||DE19893990355| DE3990355D2|1988-04-06|1989-04-06|Lichtleiterkoppler|
    [返回顶部]