WO1989009942A1 - Fibre-optic light guide coupler - Google Patents

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WO1989009942A1
WO1989009942A1 PCT/DE1989/000212 DE8900212W WO8909942A1 WO 1989009942 A1 WO1989009942 A1 WO 1989009942A1 DE 8900212 W DE8900212 W DE 8900212W WO 8909942 A1 WO8909942 A1 WO 8909942A1
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quartz block
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Willi Giese
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Willi Giese
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2843—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals the couplers having polarisation maintaining or holding properties
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    • G02B6/2826—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing

Definitions

  • the optical fiber coupler can be used wherever light from an optical fiber has to be split or coupled into two or more output conductors.
  • the invention relates to an optical fiber coupler that divides or couples the light from one or more optical fibers (optical fiber inputs) into one or more optical fibers (optical fiber outputs), the adjoining optical fiber surfaces being adjusted and fixed against one another.
  • Optical fiber couplers are used to split or couple the light from an optical fiber into two or more output light conductors.
  • So-called 3 dB couplers which have two fiber inputs and two fiber outputs and which distribute an input light power evenly between the two output fibers, are of particular importance in optical communications technology and fiber optic sensors.
  • the successive components are provided on the exit or entrance surfaces to be coupled instead of glass end windows or the like with fiber discs or surfaces, the outer surfaces of which are brought into close contact. For example, any surface can be created by grinding the surface to a special shape.
  • the so-called grinding process and the melting process have hitherto been known for producing the optical fiber couplers.
  • the refractive index structure of the light guide is disadvantageously changed by the melting process, as a result of which increased light losses can occur.
  • the light distribution in the two output light guides is in principle not uniform, ie they have a different mode structure, which is annoying in many applications.
  • So-called grinding couplers show fibers ground on the side, which are adjusted against each other and fixed with an adhesive.
  • the invention solves the problem of improving the optical fiber coupler in such a way that the adjacent optical fiber surfaces are in as close contact as possible to one another without having to accept a non-uniform refractive index at the contact surface.
  • an optical fiber coupler of the type mentioned at the outset is proposed, which is designed according to the invention in such a way that the optical fiber surfaces lying against one another are blasted.
  • Singeing is understood to mean the rigid connection of two or more optical parts to one another by means of molecular adhesive forces which act between two polished and extremely cleanly cleaned surfaces when their mutual distance has become zero by expressing the air intermediate layer. This is known to presuppose that in addition to extreme Cleanliness of both surfaces Conditions as the radii of curvature of both surfaces are exactly the same, ie the register of both surfaces correspond to fractions of a strip width.
  • the light guides are embedded in a quartz block, preferably glued in, e.g. using epoxy resin.
  • the quartz block has a cuboid shape and preferably has a size of 20 mm ⁇ 5 mm ⁇ 5 mm or 10 mm ⁇ 3 mm ⁇ 3 mm.
  • the coupler is to be used for single-mode optical fibers, it is sufficient for the two fiber cores to lie closely next to one another in the coupling region, which can be achieved by grinding the optical fibers in a radial direction up to close to the fiber core.
  • the grinding area must be designed so that the fiber cores touch.
  • the fibers in the coupler waist are each ground to half their diameter or cross-section.
  • the light guide coupler consists of two quartz block halves, in each of which one of the light guides lies or rests in a groove with a non-linear, preferably part-circular groove base in such a way that the light guides ground on the side each smoothly align or align with the flat quartz block half surface and the correspondingly ground quartz block halves lie on top of each other.
  • the bending radius of the light guide or the groove base is preferably 30 to 50 mm
  • the groove width is between 100 to 300 ⁇ m and preferably corresponds to the thickness of the light guide.
  • the groove described is so deep that the fiber is completely absorbed therein and the fiber surface is flush with the quartz block surface.
  • Fig. 3 shows an optical fiber coupler in which the optical fibers are embedded in quartz block halves
  • Fig. 4 is a quartz block half with an inserted light guide in a perspective view
  • FIG. 5 shows three different sectional views of the light to 7 conductor coupler according to FIG. 4th
  • the light guides 11, 12 shown in FIG. 1 each have oval boundary surfaces 11c and 12c, which are produced by side grinding and are bound to one another by adhesive forces.
  • the light guide shown in Fig. 1 has e.g. an input 11a, the light incident there being divided into the outputs 11b and 12b.
  • the flexible light guide is slightly curved and ground on the side, so that the surface 11c results. If you grind a second light guide in a corresponding manner, the grinding surfaces in question can be pressed together.
  • optical fiber coupler or its halves shown in FIGS. 3 to 7.
  • the finished optical fiber coupler is shown in Fig. 3 and consists of two cuboid halves 13 and 14, each receiving an optical fiber 11 and 12, in such a way that the optical fiber surfaces 11c and 12c are held together by singeing.
  • the manufacture of such an optical fiber coupler can best be understood from FIGS. 4 to 7.
  • a groove with the width d corresponding to the diameter of the light guide 11 is first milled into it.
  • the groove has a part-circular course and can initially be so deep that even the light guide body 11 lying above the groove apex 17 does not protrude from the quartz block surface 13a. If you now grind the quartz block surface 13a flat, you finally reach the light guide interface. The grinding is now continued until at least the light guide fiber core is reached, preferably the light guide is ground down to half the diameter. After abrasion, the quartz block half surface 13a and the surface 11c of the light guide 11 inevitably lie in one plane. The light guide emerges from the quartz block on the other side surfaces 13b and 13c.
  • a second quartz block with an inserted light guide is produced in a corresponding manner.
  • the two quartz blocks must now be blasted in the manner shown in FIG. 3.
  • the coupler halves have the required surface quality and are precisely adjusted against each other. It is important to set the desired degree of coupling and a damping minimum without the surfaces touching beforehand. When the adjustment is complete, the areas are blown up.
  • the achievable coupler damping and the coupling ratio are practically temperature-independent, which is extremely important for many tasks, for example in optical sensors. It is also recommended to paint the edge of the adhesive surface with a protective varnish to prevent water or oil from being drawn in to prevent the adhesive surface between the two blasted parts.
  • the light guide coupler is a coupler for so-called single-mode light guides or polarization-maintaining single-mode light guides or a coupler for multimode fibers.

Abstract

In a fibre-optic light guide coupler which distributes or bundles the light from one or more fibre-optic light guides (input fibre-optic light guides) in one or more fibre-optic light guides (output fibre-optic light guides), the contacting surfaces of the optical fibres are mated and joined together. The contacting surfaces (11c, 12c) adhere to each other by molecular force.

Description

LichtleiterkopplerOptical fiber coupler
Anwendungsgebietfield of use
Der Lichtleiterkoppler ist überall dort einsetzbar, wo Licht aus einem Lichtleiter in zwei oder mehr Ausgangsleiter aufzuteilen oder einzukoppeln ist.The optical fiber coupler can be used wherever light from an optical fiber has to be split or coupled into two or more output conductors.
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 Lichtleiterfaserfiächen justiert und gegeneinander fixiert sind.The invention relates to an optical fiber coupler that divides or couples the light from one or more optical fibers (optical fiber inputs) into one or more optical fibers (optical fiber outputs), the adjoining optical fiber surfaces being adjusted and fixed against one another.
Stand der TechnikState of the art
Lichtleiterkoppler dienen dazu, das Licht aus einem Lichtleiter in zwei oder mehr Ausgangslicht Leiter aufzuteilen bzw. einzukoppeln. In der optischen Nachrichtentechnik und der Lichtleiter-Sensorik sind sogenannte 3 dB-Koppler von besonderer Bedeutung, die zwei Fasereingänge und zwei Faserausgänge besitzen und eine Eingangslichtleistung gleichmäßig auf beide Ausgangslichtleiter aufteilen. Zur Kopplung werden die aufeinanderfolgenden Bauelemente an den zu koppelnden Aus- bzw. Eingangsflächen statt mit Glasabschlußfenstern oder ähnlichem mit Faser-Scheiben bzw. -Flächen versehen, deren Außenflächen in möglichst engen Kontakt gebracht werden. So kann z.B. durch Schleifen der Oberfläche auf eine spezielle Gestalt jede beliebige Bildschale erzeugt werden.Optical fiber couplers are used to split or couple the light from an optical fiber into two or more output light conductors. So-called 3 dB couplers, which have two fiber inputs and two fiber outputs and which distribute an input light power evenly between the two output fibers, are of particular importance in optical communications technology and fiber optic sensors. For the coupling, the successive components are provided on the exit or entrance surfaces to be coupled instead of glass end windows or the like with fiber discs or surfaces, the outer surfaces of which are brought into close contact. For example, any surface can be created by grinding the surface to a special shape.
Zur Herstellung der Lichtleiterkoppler sind bisher das sogenannte Schleifverfahren und 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 Schleifkoppler zeigen 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. Auch hierdurch ergibt sich nachteiligerweise ein uneinheitlicher Brechungsindex.The so-called grinding process and the melting process have hitherto been known for producing the optical fiber couplers. In the melting process, two light guides are fused together, so that the light in the can cross other light guides. The refractive index structure of the light guide is disadvantageously changed by the melting process, as a result of which increased light losses can occur. In addition, the light distribution in the two output light guides is in principle not uniform, ie they have a different mode structure, which is annoying in many applications. So-called grinding couplers, on the other hand, show fibers ground on the side, which are adjusted against each other and fixed with an adhesive. In such a light guide coupler, there is disadvantageously an optically transparent adhesive or an immersion liquid between the grinding surfaces in order to fill the smallest air gaps on the coupling surface. This also disadvantageously results in a non-uniform refractive index.
Aufgabe, Lösung, VorteileTask, solution, advantages
Die Erfindung löst die Aufgabe, den Lichtleiterkoppler dahingehend zu verbessern, daß die aneinanderliegenden Lichtleiterfaserfiächen in möglichst engem Kontakt zueinander liegen, ohne daß ein uneinheitlicher Brechungsindex an der Berührungsfläche in Kauf genommen werden muß.The invention solves the problem of improving the optical fiber coupler in such a way that the adjacent optical fiber surfaces are in as close contact as possible to one another without having to accept a non-uniform refractive index at the contact surface.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lichtleiterkoppler der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet ist, daß die aneinanderliegenden Lichtleiterfaserfiächen angesprengt sind.To achieve this object, an optical fiber coupler of the type mentioned at the outset is proposed, which is designed according to the invention in such a way that the optical fiber surfaces lying against one another are blasted.
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 Ausdrücken 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 Streifenbreite übereinstimmen.Singeing is understood to mean the rigid connection of two or more optical parts to one another by means of molecular adhesive forces which act between two polished and extremely cleanly cleaned surfaces when their mutual distance has become zero by expressing the air intermediate layer. This is known to presuppose that in addition to extreme Cleanliness of both surfaces Conditions as the radii of curvature of both surfaces are exactly the same, ie the register of both surfaces correspond to fractions of a strip width.
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 5mm oder 10 mm x 3 mm x 3 mm.According to a development of the invention, the light guides are embedded in a quartz block, preferably glued in, e.g. using epoxy resin. According to a further embodiment of the invention, the quartz block has a cuboid shape and preferably has a size of 20 mm × 5 mm × 5 mm or 10 mm × 3 mm × 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.If the coupler is to be used for single-mode optical fibers, it is sufficient for the two fiber cores to lie closely next to one another in the coupling region, which can be achieved by grinding the optical fibers in a radial direction up to close to the fiber core.
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.In the case of a coupler for multimode light guides, however, the grinding area must be designed so that the fiber cores touch. With a 3 dB coupler, the fibers in the coupler waist are each ground to half their diameter or cross-section.
Nach einer weiteren Ausgestaltung besteht der Lichtleiterkoppler aus zwei Quarzblockhälften, in denen je einer der Lichtleiter in einer Nut mit einem ungeradlinigen, vorzugsweise teilkreisförmigen Nutengrund derart ein- bzw. aufliegt, daß die seitlich angeschliffenen Lichtleiter 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 μm und 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 Quarzblockoberfläche abschließt. 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 Gaslasern angewendet, 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 Atome 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 K-lebeverbindungen.According to a further embodiment, the light guide coupler consists of two quartz block halves, in each of which one of the light guides lies or rests in a groove with a non-linear, preferably part-circular groove base in such a way that the light guides ground on the side each smoothly align or align with the flat quartz block half surface and the correspondingly ground quartz block halves lie on top of each other. The bending radius of the light guide or the groove base is preferably 30 to 50 mm, the groove width is between 100 to 300 μm and preferably corresponds to the thickness of the light guide. The groove described is so deep that the fiber is completely absorbed therein and the fiber surface is flush with the quartz block surface. This can be practically achieved by grinding the surface of the quartz block that initially completely hides the light guide until the light guide is ground on the side to the necessary length. It is important to ensure that the surface quality is so good that the principle known from the prior art is possible. The blasting is already used, for example, in the manufacture of gas lasers, where the optical windows for closing the laser tube are blown. The connection of two surfaces, for example made of quartz or glass, is extremely firm without adhesive, since the electrostatic attractive forces of the atoms from the opposite surfaces themselves are effective. The snap connection has proven to be extremely stable mechanically and temperature-resistant. Furthermore, this compound is less sensitive to temperature than the K-living compounds treated at the beginning.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, and that shows
Fig. 1 die prinzipielle Kopplung zweier Lichtleiter,1 shows the basic coupling of two light guides,
Fig. 2 einen Lichtleiter mit seitlichem Anschliff,2 shows a light guide with a bevel on the side,
Fig. 3 einen Lichtleiterkoppler, bei dem die Lichtleiter in Quarzblockhälften eingebettet sind, Fig. 4 eine Quarzblockhälfte mit eingelegtem Lichtleiter in perspektivischer Ansicht und3 shows an optical fiber coupler in which the optical fibers are embedded in quartz block halves, Fig. 4 is a quartz block half with an inserted light guide in a perspective view
Fig. 5 drei verschiedene Schnittansichten des Lichtbis 7 leiterkopplers gemäß fig. 4.5 shows three different sectional views of the light to 7 conductor coupler according to FIG. 4th
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bester Weg zur Ausführung der ErfindungDetailed description of the invention and best way to carry out the invention
Die in Fig. 1 dargestellten Lichtleiter 11,12 besitzen jeweils durch seitliches Anschleifen hergestellte ovale Grenzflächen 11c und 12c, die durch Adhäsionskräfte gebunden aneinander liegen. Der in Fig. 1 dargestellte Lichtleiter besitzt hierbei z.B. einen Eingang 11a, wobei das dort einfallende Licht in die Ausgänge 11b und 12b aufgeteilt wird.The light guides 11, 12 shown in FIG. 1 each have oval boundary surfaces 11c and 12c, which are produced by side grinding and are bound to one another by adhesive forces. The light guide shown in Fig. 1 has e.g. an input 11a, the light incident there being divided into the outputs 11b and 12b.
Um eine solche Verbindung herzustellen, muß z.B. von einem Lichtleiter gem. Fig. 2 ausgegangen werden. Der flexible Lichtleiter wird dabei leicht gekrümmt und seitlich angeschliffen, so daß sich die Fläche 11c ergibt. Schleift man einen zweiten Lichtleiter in entsprechender Weise an, so können die betreffenden Anschliff-Flächen aufeinandergepreßt werden.To establish such a connection e.g. from a light guide Fig. 2 are assumed. The flexible light guide is slightly curved and ground on the side, so that the surface 11c results. If you grind a second light guide in a corresponding manner, the grinding surfaces in question can be pressed together.
Probleme ergeben sich jedoch dadurch, daß die beiden zu koppelnden Lichtleiter in eine Lage ausgerichtet (justiert) werden müssen, bei der die Anschliff-Flächen 11c und 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 z w e i Quaderhälften 13 und 14, die jeweils einen Lichtleiter 11 und 12 aufnehmen, und zwar derart, daß die Lichtleiteranschliff-Flächen 11c und 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 13a plan ab, so erreicht man 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 QuarzblockhäIftenoberfläche 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 de r 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 Kopplerdämpfung und das Koppelverhätlnis sind 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.Problems arise, however, from the fact that the two light guides to be coupled have to be aligned (adjusted) in a position in which the ground surfaces 11c and 12c come to rest exactly. This problem is solved in a simple manner by means of the optical fiber coupler or its halves shown in FIGS. 3 to 7. The finished optical fiber coupler is shown in Fig. 3 and consists of two cuboid halves 13 and 14, each receiving an optical fiber 11 and 12, in such a way that the optical fiber surfaces 11c and 12c are held together by singeing. The manufacture of such an optical fiber coupler can best be understood from FIGS. 4 to 7. If one starts from a quartz block 13 or a quartz block half, a groove with the width d corresponding to the diameter of the light guide 11 is first milled into it. The groove has a part-circular course and can initially be so deep that even the light guide body 11 lying above the groove apex 17 does not protrude from the quartz block surface 13a. If you now grind the quartz block surface 13a flat, you finally reach the light guide interface. The grinding is now continued until at least the light guide fiber core is reached, preferably the light guide is ground down to half the diameter. After abrasion, the quartz block half surface 13a and the surface 11c of the light guide 11 inevitably lie in one plane. The light guide emerges from the quartz block on the other side surfaces 13b and 13c. A second quartz block with an inserted light guide is produced in a corresponding manner. The two quartz blocks must now be blasted in the manner shown in FIG. 3. It goes without saying that the coupler halves have the required surface quality and are precisely adjusted against each other. It is important to set the desired degree of coupling and a damping minimum without the surfaces touching beforehand. When the adjustment is complete, the areas are blown up. The achievable coupler damping and the coupling ratio are practically temperature-independent, which is extremely important for many tasks, for example in optical sensors. It is also recommended to paint the edge of the adhesive surface with a protective varnish to prevent water or oil from being drawn in to prevent the adhesive surface between the two blasted parts.
Bei dem Lichtleitkoppler handelt es sich um einen Koppler für sogenannte Monomode-Lichtleiter oder polarisationserhaltende Monomode-Lichtleiter oder um einen Koppler für Multimodefasern. The light guide coupler is a coupler for so-called single-mode light guides or polarization-maintaining single-mode light guides or a coupler for multimode fibers.

Claims

Patentansprüche Claims
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.1. Optical fiber coupler which divides or couples the light from one or more optical fibers (optical fiber inputs) into one or more optical fibers (optical fiber outputs), the adjoining optical fiber surfaces being adjusted and fixed against one another, characterized in that the adjoining optical fiber surfaces (11c, 12c) are blown up.
2. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (11,12) in einen Quarzblock bzw. Quarzblockhälften (13,14) eingebettet sind.2. Light guide coupler according to claim 1, characterized in that the light guides (11, 12) are embedded in a quartz block or quartz block halves (13, 14).
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.3. Light guide coupler according to claim 2, characterized in that the light guides (11, 12) are glued into the quartz block or the quartz block halves (13, 14), preferably by means of epoxy resin.
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.4. Optical fiber coupler according to claim 2 or 3, characterized by a cuboid quartz block (13, 14) preferably from 20 mm x 5 mm x 5 mm to 10 mm x 3 mm x 3 mm.
5. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche5. Optical fiber coupler according to one of the claims
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Lichtleiterfasern (11,12) in radialer Richtung, mindestens bis in die Nähe des Faserkerns, angeschliffen sind.1 to 4, characterized in that the adjoining optical fibers (11, 12) are ground in the radial direction, at least up to the vicinity of the fiber core.
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. 6. Optical fiber coupler according to claim 5, characterized in that the adjoining optical fibers (11, 12) in the coupler waist (15) are each ground to half their diameter (d).
7. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche7. Optical fiber coupler according to one of the claims
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.1 to 6, characterized in that each light guide (11, 12) lies or rests in a groove (16) with a groove base (16a) of a quartz block half (13) which is non-linear in cross section, such that the fiber surfaces (11c, 12c) Completely finish or align the laterally ground light guide with the flat quartz block half surface (13a) and the corresponding quartz block halves (13, 14) lie on top of each other.
8. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutengrund (16a) im Querschnitt teilkreisförmig geformt ist.8. Optical fiber coupler according to claim 7, characterized in that the groove base (16a) is part-circular in cross-section.
9. Lichtleiterkoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeradius des Lichtleiters (11) bzw. des Nutengrundes (16a) 30 bis 50 mm beträgt.9. Optical fiber coupler according to claim 8, characterized in that the bending radius of the optical fiber (11) or the groove base (16a) is 30 to 50 mm.
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.10. Light guide coupler according to one of claims 7 to 9, characterized in that the groove width (b) is between 100 and 300 µm, preferably corresponds to the thickness (d) of the light guide (11, 12).
11. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche11. Optical fiber coupler according to one of the claims
7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Koppler für sogenannte Monomode-Lichtleiter oder polarisationserhaltende MonomodeLichtleiter handelt.7 to 10, characterized in that it is a coupler for so-called single-mode light guides or polarization-maintaining single-mode light guides.
12. Lichtleiterkoppler nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Koppler für Multimodefasern handelt. 12. Optical fiber coupler according to one of claims 7 to 11, characterized in that it is a coupler for multimode fibers.
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