METHOD OF ENLARGING THE NUMERICAL APERTURE OF A LIGHT SOURCE

Abstract: 1. Arrangement for increasing the numerical aperture of a light source to the higher numerical aperture of an optical waveguide fed by the light source, wherein at least one optical waveguide section is inserted between the light source and the optical waveguide, with higher wave modes being excited therein in addition to the wave modes fed in by the light source, characterized in that at least at one location a short blind fiber (7) disposed in parallel with the optical waveguide section (6) is attached by melting to the side of said optical waveguide section.

Description: Verfahren zur Erweiterung der numerischen Apertur einer Lichtquelle Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Erweiterung der numerischen Apertur einer Lichtquelle auf eine höhere numerische Apertur eines von der Lichtquelle gespeisten Lichtwellenleiters mittels mindestens eines zwischen der Lichtquelle und dem Lichtwellenleiter eingefügten Lichtwellenleiterstücks. Die Ausleuchtung eines Wellenleiters, d.h. die räumliche und winkelmässige Verteilung des von einer Lichtquelle in den Wellenleiter eingekoppelten Lichts, hängt sehr stark von der Apertur der Lichtquelle und deren Positionierung relativ zum Lichtwellenleiter ab. Dies bedeutet, dass z.B. bei einer Dämpfungs- oder Dispersionsmessung eines Lichtwellenleiters die Messergebnisse von den Koppelbedingungen zwischen der Lichtquelle und dem Messobjekt abhängen. Man erhält also schon bei geringsten Anderungen der Koppelbedingungen für ein und denselben Lichtwellenleiter unterschiedliche Messergebnisse. Um nun unabhängig von der Kopplung zwischen der Lichtquelle und dem Lichtwellenleiter hierin eine definierte räumliche und winkelmässige Verteilung des Lichtes zu erzielen, wird gemäss der DE-OS 29 44 977 zwischen der Lichtquelle und dem Lichtwellenleiter ein Modenmischer eingefügt, bestehend aus hintereinander angeordneten Lichtwellenleiterstücken unterschiedlicher Brechungsindexverteilungen, der für einen Energieaustausch unter den in den Lichtwellenleiter eingekopel- ten Wellenmoden sorgt. Ein solcher Modenmischer ist aber nicht in der Lage, die numerische Apertur der Lichtquelle auf eine grössere Apertur des Lichtwellenleiters zu erhöhen. Denn erst, wenn man es schafft, den Lichtwellenleiter auf seine volle numerische Apertur auszuleuchten, unabhängig davon, welche numerische Apertur die Lichtquelle besitzt, bleibt die Messung am Lichtwellenleiter von den Lichteinkoppelbedingungen unbeeinflusst. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das unabhängig von der Apertur der speisenden Lichtquelle der damit gekoppelte Lichtwellenleiter auf seine volle numerische Apertur ausgeleuchtet wird. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Lichtwellenleiterstück neben den von der Lichtquelle eingespeisten Wellenmoden weitere neue Wellenmoden angeregt werden. Zweckmässige Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor. Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine aus zwei Lichtwellenleiterstücken bestehenden und Fig. 2 eine aus drei Lichtwellenleiterstücken bestehendende Anordnung zur Aperturanpassung und Fig. 3 einen Lichtwellenleiterabschnitt, in dem neue Wellenmoden angeregt werden. In der Fig. 1 ist schematisch eine Lichtquelle 1 und ein Lichtwellenleiter 2 als Messobjekt dargestellt, zwischen denen ein zweiteiliges Lichtwellenleiterstück zur Aufweitung der numerischen Apertur angeordnet ist. Die beiden Lichtwellenleiterstücke 3 und 4 besitzen unterschiedliche Brechungsprofile. Das eine Lichtwellenleiterstück ist z.B. eine Gradientenprofilfaser und das eine eine Stufenprofilfaser, die beide durch einen Spleiss 5 miteinander verbunden sind. Es ist aber auch möglich, ein einziges Lichtwellenleiterstück mit einem Gradienten- oder Stufenbrechzahiprofil einzusetzen. An das bzw. die Lichtwellenleiterstücke wird an mindestens einer Stelle eine parallel liegende kurze Blindfaser angeschmolzen. Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Lichtwellenleiterstücks 6, an das seitlich eine Blindfaser 7 angeschmolzen ist. Aufgrund der beim Anschmelzen der Blindfaser 7 entstehenden Krümmung des lichtleitenden Kerns 8 im Lichtwellenleiterstück 6 werden an dieser Stelle neben den von der Lichtquelle eingespeisten Wellenmoden zusätzliche neue Wellenmoden angeregt. Dadurch weitet sich das von der Lichtquelle mit geringerer numerischer Apertur ausgestrahlte Licht im Lichtwellenleiter auf die volle numerische Apertur aus. Sofern mehrere miteinander verspleisste Lichtwellenleiterstücke zur Aperturaufweitung eingesetzt werden, ist es zweckmässig, die Blindfaser an einer Spleissstelle mit anzuschmelzen, da die Verspleissung und das Anschmelzen der Blindfaser gleichzeitig in einem Arbeitsgang vorgenommen werden können. Ansonsten kann die Blindfaser auch an jeder beliebigen Stelle eines Lichtleitfaserstücks angeschmolzen werden. Eine bessere Aperturanpassung als mit den in Fig. 1 dargestellten zwei Lichtwellenleiterstücken ist durch die dreiteilige Anordnung gemäss Fig. 2 erzielbar. Dabei ist das erste Lichgwellenleiterstück 9 eine Gradientenprofilfaser, das zweite 10 eine Stufenprofilfaser und das dritte 11 wiederum eine Gradientenprofilfaser. An der Spleissstelle 12 zwischen dem ersten und dem zweiten Lichtwellenleiterstück ist das Blindstück in der aus der Fig. 3 hervorgehenden Weise angeschmolzen. Der Spleiss 13 verbindet das zweite Lichtwellenleiterstück 10 mit dem dritten Lichtwellenleiterstück 11, welches das Licht nach der Aperturerweiterung in den Lichtwellenleiter 2 einkoppelt. Zweckmässigerweise ist die Verbindungsstelle 13 lösbar ausgeführt, so dass jederzeit ein an den jeweils vorliegenden Lichtwellenleiter 2 angepasstes Lichtwellenleiterstück 11 eingesetzt werden kann. Um eine volle Ausleuchtung des dritten Lichtwellenleiterstücks 11 und damit des Lichtwellenleiters 2 zu erreichen, sollte das zweite Lichtwellenleiterstück einen grösseren Kerndurchmesser und eine grössere numerische Apertur als das dritte aufweisen.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Erweiterung der numerischen Apertur einer Lichtquelle auf eine höhere numerische Apertur eines von der Lichtquelle gespeisten Lichtwellenleiters mit tels mindestens eines zwischen der Lichtquelle und dem Lichtwellenleiter eingefügten Lichtwellenleiterstücks, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lichtwellenleiter stück (3, 4, 9, 10, 11) neben den von der Lichtquelle (1) eingespeisten Wellenmoden weitere neue Wellenmo den angeregt werden. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Stel le seitlich des Lichtwellenleiterstucks (6) eine dazu parallel liegende kurze Blindfaser (7) angeschmolzen ist. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindfaser (7) an einer Stelle angeschmolzen ist, wo zwei Lichtwellenleiterstücke miteinander verspleisst (5, 12) sind. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass drei Lichtwellenleiterstücke (9, 10, 11) aneinandergereiht sind, von denen das erste (9) eine Gradientenprofilfaser, das zweite (10) eine Stufenprofilfaser und das dritte (11) wiederum eine Gradientenprofilfaser ist. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lichtwellenleiterstück (10) einen grösseren Kerndurchmesser und eine grössere numerische Apertur be sitzt als das dritte Lichtwellenleiterstück (11).

Inventors: BOHNERT, WERNER, DIPL.-ING.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1983
Main classification: G02B6
IPC codes: G02B6