NON-REFLECTING TRANSITION BETWEEN LIGHT-CONDUCTING FIBRES

Abstract: To produce a non-reflecting transition between two light-conducting fibres (10, 20) provided with inclined end faces (14, 24), the two perpendiculars (11, 21) to the end faces (14, 24) of the two light-conducting fibres (10, 20) in each case form angles ( psi ) with the two axes (12, 22) of the light-conducting fibres which are calculated as Brewster angle from the formula psi = arc tan n. For the index of refraction n, the mean index of refraction of the material of the light-conducting fibre core (13, 23) can be used in good approximation in the case of monomode fibres. To eliminate the beam offset due to the inclined end faces (14, 24), the axes (12, 22) of the light-conducting fibres (10, 20) are offset by the same amount (30). This amount (30) of the offset is 0.4 to 0.5 times the distance (31) of the two end faces (14, 24) of the light-conducting fibres (10, 20). <IMAGE>

Description: Die Erfindung betrifft einen reflexionsfreien Sbergang gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Solche Übergänge zwischen zwei Lichtleitiasern sind inner dann vorhanden, wenn diese mit z. B. einem Stecker lösbar verbunden werden. Bei den bekannten Sbergängen zwischen zwei Lichtleitfasern wird an jeder Lichtleitfaser eine saubere Endfläche senkrecht zur Lichtleitfaserachse hergestellt. Diese Endflächen werden dann mit Hilfe von Fixiermitteln so voreinander gebracht, dass die Eernge- biete der Lichtleitfasern möglichst genau zur Deckung gebracht und bis auf einige sm angenähert werden. Sind die Endflächen der Lichtleitfasern ideal zueinander justiert und sind alle Parameter der ersten und der zweiten Lichtleitfaser identisch, werden die Verluste des toerganges nur noch durch die Fresnelreflexion der Grenzflächen Luft-Glas hervorgerufen. Diese beträgt bei üblichen Brechzahlen der Faserkerne 0,3 bis 0,4 d3. Bekannterweise kann die Freaneireflexion an einem Übergang durch die Verwendung einer Immersionsflüssigkeit, die die gleiche Brechzahl wie die Faserkerne.hat, vermieden werden. Diese Immersionsflüssigkeit (Ö1 oder Gel) nimmt jedoch im praktischen Einsatz Staubpartikel auf, die eine hohe Steckerdämpfung bewirken. Ausserdem ist das Langzeitverhalten solcher Immersionsflüssigkeiten noch ungeklärt. Weiterhin ist es bekannt, die Fresnelreflexion durch direkter Kontakt der beiden Endflächen fast völlig auszuschalten (optischer Kontakt). In der Praxis tritt jedoch immer eine gewisse Verschmutzung der Endflächen auf. Ein einziges hartes Staubkorn kann beim Zusammenbringen der Endflächen diese beschädigen und somit hohe Strahlungsverluste verursachen. In der DE-OS 29 18 403 ist eine Kopplungsanordnung fUr optische Fasern beschrieben, bei der das Paar optischer Fasern gegenüberliegende abgeschrägte Stirnflächen aufweist. Diese Abschrägungen dienen jedoch nicht zur Reflexionsverminderung, sondern im Gegenteil sind gerade im Bereich der Abschrägung lichtreflektierende Einrichtungen vorgesehen, um eine teilweise Reflexion des Lichtes in wenigstens eine weitere optische Faser zubewirken. Bei der DE-OS 29 18 403 handelt es sich also um eine Verzweigungs- oder Auskoppeleinrichtung. wir Übertragungen mit grosser Bandbreite über weite Entfernungen gewinnt zunehinend die Monomodefaser an Bedeutung. Mit diesem Lichtleitfasertyp werden die bisher niedrigsten Streckendämpfungen von 0,2 dB/km im Spektralbereich um 1,55 m realisiert. 3ei derart geringen Faserverlusten kommen den Verlusten an den Lichtleitfaserübergängen besondere Bedeutung zu. Handelsübliche Monomodefasern führen im einmodigen Bereich zwei senkrecht zueinander polarisierte Moden sind also eigentlich zweimodig. Bei bestimmten Anwendungsfällen wie zum Beispiel in Systemen mit sehr hohen Bitraten, für interferometrische Fasersensoren oder für kohärente Empfänger- systeme (Homodyn- und Heterodynempfang) werden Monomodefasern eingesetzt, die nur einen einzigen linear polarisierten Modus verlustarm übertragen. Das wird zum Beispiel durch einen elliptisch geformten Faserkern oder durch Spannungsdoppelbrechung in der Fa ser erreicht (S.C.Rashleigh, R.H. Stolen "Preservation of Polarization in Single-Mode Fibers", Laser Focus, Mai 1983, Seiten 155-161). Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die Reflexions- verluste am Übergang zwischen zwei Lichtleitfasern zu beseitigen, wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe besondere darin, dass neben der Beseitigung der tbergangs- verluste auch Strungen durch reflektierte Anteile der Strahlung im Sende- und Emfpangssystem vermieden werden. Die Erfindung wird anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die Figur zeigt einen schematischen uebergang nach der Erfindung, wobei es für die Erfindung unerheblich ist, in welche Richtung die Strahlung die beiden Lichtleitfasern 10, 20 durchläuft. Die beiden Endflächen 14, 24 der Lichtleitfasern 10, 20 sind abgeschrägt. Die Lote 11, 21 auf die Endflächen 14, 24 der Lichtleitfasern bilden mit den jeweiligen Faserachsen 12, 22 einen Winkel @, der sich aus der Formel tp = arc tan n als 3rewsterwinkel errechnet. Der Brewaterwinkel weist der Winkel, unter dem linear polarisiertes Licht die Grenzfläche eines transparenten Mediums mit der Brechzahl n reflexionsfrei passiert. Für die Brechzahl n kann bei einer Monomodefaser in guter Näherung die mittlere Brechzahl des Materials des Lichtleitfaserker13, 23 eingesetzt werden. Die Brechzahl des Materials des Lichtleitfasermantels 15, 25, in welchem ja noch ein geringer Teil der Strahlung geführt wird, weicht nur um 0,3 % bis 0,5 % von der Brechzahl des Lichtleitfaserkerns 13, 23 ab. Bei den verwendeten Lichtleitfasern 10, 20 aus reinem und dotiertem Quarzglas beträgt die mittlere Brechzahl n des Lichtleitfaserkerns 13, 23 im Spektralbereich zwischen 1000 nm und 1800 nm etwa n = 1,45. Daraus ergibt sich ein Brewsterwinkel von ç = 55,40 . Im Strahlungsbereich zwischen 1200 nm und 1600 nm, in dem Monomodefasern überwiegend eingesetzt werden, ist die wellenlängenabhängige Brechzahlenänderung so gering, dass mit einem festen Winkel f im gesamten Bereich nahezu Reflexionsfreiheit erreicht wird. Durch den bei jedem Übergang zwischen den Endflächen 14, 24 zweier Lichtleitfasern 10, 20 bestehenden Abstand 31 entsteht beim Übergang der Strahlung von einer zur anderen Lichtleitfaser 10, 20 eine Strahlversetzung. Diese Strahlversetzung beträgtdas 0,4-bis 0,5-fache des Abstandes 31 der Endfläche 14,24 der Lichtleitfasern 10, 20. Zum Ausgleich dieses Versatzes werden die Achsen 12, 22 der Lichtleitfasern 10, 20 um den gleichen Betrag 30 gegeneinander versetzt.

Claims: (3) Patentansprüche 1 Reflexionsfreier Übergang zwischen zwei mit abgeschrägten Endflächen (14,24) versehenen Lichtleitfasern (10, 20), insbesondere Monomodefasern zur Übertragung linear polari sierter Strahlung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dess sowohl das Lot (11) auf die Endfläche der ersten als such das Lot (21) auf die Endfläche er zweiten Lichtleitfeser (10, 20) mit der jeweiligen Licht leitfaserachse (12, 22) -einen Winkel ( @ ) bildet., der sich als BrewsterWinkel aus der Formel ° = arc tan n, errechnet, wobei n die mittlere Brechzahl des Kernmaterials (13, 232 der Lichtleitfaser (10, 20) ist. 2 Reflexionsfreier Übergang nach Anspruch 1, dadurch gekenn eichntt, dae die Lichtl-eitfaserachsen (12, 22) der ersten und der zweiten Lichtleitfaser (10, 20) gegeneinander ver setzt sind. 3 Reflexionsfreier Übergang nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Versetzung (30) der beiden Achsen (12, 22) das 0,4- bis 0,5-fache des Abstandes (31, der beiden Licht- leitfasern (10, 20) beträgt. Neue Patentansru'che 1 und 2 1. Koppelstelle zwischen zwei mit abgessehrägten Endflächen (14, 24) versehenen Lichtleitfasern (10, 20), die als Monomodefasern zur Ubertragung linear polarisierter Strahlung ausgebildet und vorgesehen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass a) die Schrägstellung der Endflächen (14, 24) so gewählt ist, dass sowohl das Lot (11) auf die Endfläche (14) der ersten (10), als auch das Lot (21) auf die Endfläche (24) der zweiten Lichtleitfaser (20) mit der jeweiligen Licht leitfaserachse (12, 22) einen Winkel ( t ) bildet, der sich als Brewsterwinkel aus der Formel y = arc tan lin errechnet, wobei n die mittlere Brechzahl des Kernmaterials (13, 23) der beiden Lichtleitfasern (10, 20) ist, b) zwischen den Lichtleitfaserendflächen (14, 24) ein Abstand (31) vorgesehen ist1 und c) die Lichtleitfaserachsen (12, 22) der ersten und der zweiten Lichtleitfaser (10, 20) gegen einander versetzt sind. 2. Koppelstelle nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Versetzung (30) der beiden Lichtleitfaserachsen (12, 22) das 0,4-bis 0,5-fache des Abstandes (31) der beiden Lichtleitfaserendflächen (14, 24) beträgt.

Inventors: HEITMANN, WALTER, DR.
Applicants: DIAMOND S.A., SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: G02B6
IPC codes: G02B6