DE2745940C3

DE2745940C3 - Optischer Übertragungskörper

Info

Publication number: DE2745940C3
Application number: DE2745940A
Authority: DE
Inventors: Ro Ishikawa
Original assignee: NIPPON SELFOC CO Ltd TOKYO JP
Current assignee: NIPPON SELFOC CO Ltd TOKYO JP
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1977-10-12
Publication date: 1981-11-26
Also published as: CA1146389A; GB1589692A; FR2368052A1; DE2745940A1; US4213677A; FR2368052B1; DE2745940B2

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Übertragungskörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, in optischen Nachrichten- und Signalübertragupfcseinrichtungen optische Fasern zu verwenden, entlang denen die optischen Signale geleitet werden. In solchen Einrichtungen dienen als Lichtquellen vor allem Halbleiterlaser und lichtemittierende Dioden. Zur Lichtanzeige sind dabei verschiedene Photodioden bekannt. Um optische Nachrichten- und SignalübeFtFägungseinrichtungen mit derartigen Elementen realisieren zu können, sind u. a. auch optische Übertragungsvorrichtungen zur Lichtsignalkopplung und Lichtsignalverzweigung erforderlich.

Bisher bestanden solche optischen Übertragungsvorrichtungen aus einer Kombination von einzelnen optischen Elementen, wie Spiegeln und Linsensystemen (vgl. »Study on Measurements of Response of Optical Fibers« von Kasahara, veröffentlicht in »Proceedings of the 1976 National Convention of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan«, Seiten 4 bis 200).

Bei derartigen optischen Übertragungsvorrichtungen ist es jedoch schwierig, die einzelnen optischen Elemente dergestalt anzuordnen, daß die jeweils gewünschte Signalkopplung und -verzweigung auf einfache und sichere Weise erreicht wird. Außerdem werden solche Übertragungsvorrichtungen leicht durch Temperaturänderungen beeinflußt, so daß sie eine geringe Zuverlässigkeit aufweisen. Außerdem arbeiten sie nur mit erheblichen Verlusten. Es kommt noch hinzu, daß die relativ großen Ausmaße und hohen Gewichte der einzelnen optischen Elemente zum Aufbau der bekannten Übertragungsvorrichtungen sich schwerlich reduzieren lassen und die Herstellungskosten erheblich sind.

Man hat nun schon einen optischen Übertragungskörper 7iT Lichtsignalverzweigung vorgeschlagen, bei dem unter 45^C abgeschrägte . ndflächen zweier optischer Fasern in geringem Äos'ind zueinander gebracht sind, wooei dann Lichtanteile an den polierten Schrägflächen reflektieren (vgl. »Optical Fiber Unidirectional Coupler« von Kuwabara. veröffentlicht >n »Proceedings of the 1976 National Convention of the Institute of Electronics and Communication Lngineers of Japan«, S. 1172).

Weiterhin wurde ajch schon vorgeschlagen, zwei nahe zueinander gebrachte optische Fasern mit einem bestimmten Abstand voneinander getrennt anzuordnen und den Streuanteil eines Lichtsignals durch die eine Faser zu leiten, während der Lichtstrahl selbst durch die andere Faser geleite', wird (vgl. »Fiber-optic Directional Coupler« von J. J. Pan in »Digest of Technical Papers of the Conference on Laser and Electrooptical Systems«. San Diego, Kalifornien. Mai 1976, S. 80). Hierbei fehlt jedoch die Möglichkeit einer solchen optischen Anordnung, daß innerhalb eines optischen Signu:krcises gewünschte Lichtsignalkupplungen und Lichtsignalverzweigungen auf einfache und sichere Weise erhalten werden können.

Durch die US-PS 39 37 557 ist bereits eine optische Übertragungsvorrichtung bekanntgeworden, die aus einem transparenten Zylinderkörper mit größerem Durchmesser und mehreren gleichartigen weiteren transparenten Zylinderkörpern mit jeweils kleineren Durchmessern bestehen. Die einzelnen Zylinderkörper weisen über ihrem Querschnitt eine parabolische Brechungsindexverteilung auf. Dem Eingangsendc des größeren Zylindrrkörpers sind mehrere optische Eingangsleiter zugeführt. Gegenüber dem Ausgangs tide des größeren Zylindors liegen die Eingangsenden der dich, nebeneinander angeordneten kleineren Zylinder. Die Ausgangsenden der kleineren Zylinder sind jeweils an einen Ausgungsleiter angeschlossen. Die dem Eingangsende des größeren Zylinderkörpers über die einzelnen Leiter zugeführten Lichtsignale durchlaufen den Zylinderköiper, wobei sie jeweils zum Ausgangsende des Zylinderkörpers hin ausgebreitet werden, so daß sie über der Ausgangsendfläche gleichmäßig verteilt sind.

Jeweils ein Anteil der kombinierten Lichtsignale am Ausgangsende des größeren Zylinderkörpers gelangt von dort zu dem Eingangsende eines der kleineren Zylinderkörpei·, die den empfangenen Signalanteil beim Durchgang durch den Zylinderkörper bündeln, um den Signalanteil gebündelt an den anschließenden Aus-

gangsleiter abzugeben. Mit der bekannten Übertragungsvorrichtung werden also mehrere parallele Hingangssignale miteinander kombiniert an mehrere Ausgangssignale abgegeben.

Es ist klar, daß beim Übertritt der Lichtsignal vom großen Zylinderkörper auf die einzelnen kleineren Zylinderkörper erhebliche Verluste entstehen, da die Ausgangsendflächc des größeren Zylinderkörpers zwangsläufig größer ist als die Gesamtfläche der gegenüberliegenden Eingangsenden der kleineren Zylinderkörper. Im übrigen ist die Aufteilung eines Fiingangssignals auf zwei getrennte Awsgangsleitungen mit tier bekannten Vorrichtung nicht möglich. I),is hu ,!. die bekannte Vorrichtung erlaubt nicht den Aulhau ·. in.;- dreiarmigen Signalvcr/weigung mit beliebige:· *λ a ti! der F-" ι η - und Ausgänge.

I) ;"ih die I¹S-PS 3*3 37 5fi0 ist noch eint- weiter·.-i~.ii-> he I 'bertragungsvorrichtung bekanntgeworden. vi'e aus einem transparenten optischen (Quader und zw ,ί L'ie;L^l'..in!t'i;n transparenten /.vhnderkorpern um über 'hren Querschnitten parabolischen Brechungsindex^·- teilungen besteht, leder Zünderkörper hegt eine:' Quader-eite gegenüber, die ihrerseits einander gegen iherhegen. Das vom Quader abgewandte eine Finde des ·.·,:■■.··■, /\ iinderkörpers ist mit einem F.iniMng-ieiter und .!.is >(>'·, dem Quader abgewandte Ende des anderen /·. Iinderkörpers ist mit einem Ausgangsleiter verbun Jen. Der optische Quader ist aus zwei Teilstucken entlang Flachen zusammengesetzt, die zur optischen Vh.se des Quaders einen Winkel von 4i einschließen. I :n ,lußerer Teil der abgeschrägten Flächen im verspiegelt. Wird ein Lichtstrahl über den Eingangslci- ·:.■" ,iuf den einen Zylinderkörper aufgegeben, so wird ::■<■- Lichtsignal beim Durchgang durch den Zyümierkörper zu seiner Ausgangsfläche hin ausgebreitet. Von do-i gelangt das Lichtsignal auf die Eingangsfläche im Quaders und durchläuft diesen, wobei ein Anteil des 1 ithtsignals auf den Spiegel trifft, während der restliche Τ;-:' unterhalb des Spiegels vorbei zur Ausgangsfläche des Quaders läuft, um von dort auf die Emgangsfläche des .inderen Zylinderkörpers zu gelangen, der den empfangenen .Signalanteil gebündelt an den Ausgangs-

*> sp,i:,in!e:l w ird von diesem reflektiert und ν erläßt den Qu.:d-:-r in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse de- Quaders. Auf diese Weise ist zwar schon ein f i-'iiirgssigral in zwei Ausgangssignale aufteilbar, doch handelt sich dabei nicht um eine dreiarmige SiüTi,:!·. erzweigiinesstellc. be der wahlweise jeder Arm ein Eingangssignal aufnehmen kann, da- dann auf die "eiuer, anderen -\rme aufgeteilt wird. Nachteilig im •iu-«-h;r. hei der bekannten Übertragungsvorrichtung. :.;: ': ⁱ-e v;s cner größerer. .Anzahl von einzelnen optischen Elementen aufgebaut werden muß. die einen erheblichen Aufwand bedinger, und einer weitgehenden Miniaturisierung entgegenstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ubertraeungskörper der eingangs genannten Art anzugeben. v.i- dem für verschiedene Signa-übertragungsaufgaben ä ich emc dreiarrnige Signalverzweigunjsveüe mit reiiebig wählbaren Sienalein- und -ausgängen geschaf- ^:-:'- ·->. erder- kann. d:e keine wese-ilichen Reflexionsver-. js:e aufweist und mit der analog einem Frequenzmuitipiex-demuitipiexverfahrer- -.rr, Be- . ;h optischer Frecuenzen e:n Welienlä-ger.mu!t;p!ex-derr:Litiplex'>erfahrcn :rn Bereich ootischer ¹^- eiie'iarior ^unhführbar ist.

aus möglichst wenigen Teilen aufgebaut und für eine Miniaturisierung besonders geeignet sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches I gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der ünteransprüche.

Der Brechungsindex des optischen Übertragungskörpers ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I durch die Funktion

'i I '

hesi.mint, worin /ι.. der lirechungsindex entlang der •\chse dunh den Körper, t' ein lifhlstrahlbüiidelmler l'.irameter und ν die Entfernung \ on der Achse darstellt (>. s_'l ..' >ptical Charai'teriMii-s of a l.ight-IOcusing l'iber (i'iule .ind its Applicatinns« von Uchida et al., in IFiF-IE !•'.rna· of Quantum Electronics. Vol. Qli-6. Nr. 10. (),··, ,her 1470).

Da·, ,iuf den l'.'beriragimgskörper im Abstand i/i und Mi'ir einen¹ Winke! (-)■ relativ zur Achse des ¹ pertragüiigskorpers der Länge / einfallende Licht, wandert durch den Übertragungskörper hindurch und trüt .ms diesem im Abstand (l· und unter einem Winkel '■'■ wieder heraus. Die Beziehung dieser Größen zueinander ist durch die Matrix

"■ ~ i !

■ι ν >:n j/ el's vl I I <->, I

lül

In anderen Worten, wenn ein Lichtsignal bei einem iiesiehi nep axialen Abstand von der Körperachsc des

^;:γ·ι aeuneskörners und unter einem bestimmten Winke! auf eine Endfläche des I ^:bertragungskörpcrs einfallt, durchläuft es den IJbertragungskörper längs einer sinusförmig gekrümmten Bahn, die durch die Beziehung

bestimmt ist.

Der Brennpunk; 'folgt aus

Der Abstand der innerhalb des Übertragungskorpers liegenden Flauptebene von der Eindfläche des Übertragungskorpers ist durch

tan «1/2

Date; ^cIi der Cbertrag---_£-s.<o-per be \^^rzcu -u: einen reiath k'e^:r,e^r R< .— ¹^

einfachem bestimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierin zeigt bzw. zeigen

F i e. ! bis 5 Ansichten von fünf verschiedenen Ausführungsbeispielen.

F i g. 6 einen optischen Übertragungskörper mit den zugehörigen optischen Leitern.

F i g. 7a. 7b eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines auf einem Support gehaltenen erfindungsgernäßen

Übertragungskörpers mit den Mitteln zur Halterung der optischen Leiter und

Fig.8 bis 11 Blockdiagramme zur beispielhaften Verwendbarkeit von optischen Übertraglingskörpern nach der Erfindung.

Ein optischer Übertragungskörper ist in Fig. 1 allgemein mit 50 bezeichnet. Er besteht aus einem Strahl^nkonvergenzkörper 4 mit der Länge 1/2 P gemätt der vorstehenden Gleichung (3) und einem teildurchlässigen Reflektor 9, der im Abstand von 1/4 P von der einen Endfläche 5 des Körpers 4 angeordnet ist und senkrecht zur Achse ,v des Körpers 4 verläuft.

Fasern 1 und 3 sind als optische Leiter nahe der Endfläche 5 symmetrisch zur Achse ν und im Abstand d; von der Achse angeordnet und verlaufen senkrecht zur Endfläche 5. In der gleichen Weise sind Fasern 2 und 10 als optische Leiter nahe der anderen Endfläche 6 des Körpers 4 symmetrisch zur Achse χ und im gleichen Abstand d\ von der Achse angeordnet. Wenn ein Lichtsignal aus der Faser 1 auf die Endfläche 5 des Körpers 4 im rechten Winkel einfällt, durchläuft es ilen Körper 4. indem es zunächst auf die Achse λ zuläuft, diese dann schneidet, um sich dann von der Achse \ wieder zu entfernen. Das Lichtsignal läuft dabei entlang einer sinusförmigen Bahn 7, die in F i g. I gestrichelt dargestellt ist. Der Grund hierfür liegt darin, dall der Übertragungskörper 4 einen Brechungsindex nach der Gleichung (1) aufweist.

Die Länge des Übertragungskörpers 4. bei der das in dem Körper 4 sich wellenförmig ausbreitende Lichtsignal wieder eine Position einnimmt, die der Einfallsposition des Lichtsignals auf der Endfläche 5 entspricht, ist durch die Gleichung (3) bestimmt. Ein Lichtsignal aus der Faser 1 gegenüber der einen Endfläche 5 des Körpers 4 pflanzt sich also entlang der gestrichelt gezeichneten Bahn 7 im Körper 4 fort, kreuzt dabei die Achse χ und den Reflektor 9 im Abstand von 1/4 P von der einen Endfläche des Körpers 4 mit der Länge 1/2 P und tritt dann in die Faser 2 gegenüber der anderen Endfläche 6 ein. Der Lichtanteil der am Reflektor 9 reflektier: wird, läuft entlang der gestrichelten Bahn 8 zurück zur Endfläche 5 und wird in die optische Faser 3 eingekuppelt. Ein Liiiiisignai aus der Faser i geiaiigt also mittels des Körpers 4 in die Fasern 3 und 2. Der Lichtsignalanteil, der vom Reflektor 9 reflektiert wird bzw. vom Reflektor 9 durchgelassen wird, ist durch die Wahl des Reflektors bestimmt.

Der überwiegende Anteil des aus der Faser ! auf den Übertragungskörper 4 einfallenden Lichtsignals tritt in die Faser 2 ein. und nur ein geringerer Anteil gelangt in die Faser 3. wenn der Reflexionsgrad des Reflektors 9 relativ klein ist. Andererseits wird der größere Anteil eines Lichtsignals aus der Faser 1 in die Faser 3 und nur ein geringerer Anteil in die Faser 2 eingekoppelt, wenn der Reflexionsgrad des Reflektors 9 relativ groß ist. Bei einem Reflexionsgrad von 0,5 gelangen gleiche Anteile eines Lichtsignals aus der Faser 1 in die Fasern 2 und 3. Es ist klar, daß ein Lichtsignal aus der Faser 10 entsprechend in die Fasern 2 und 3 gelangt, während ein Lichtsigna! aus der Faser 2 in die Fasern I und 10 verzweigt wird. Schließlich wird ein Lichtsignal aus der Faser 3 an die Fasern 10 und 1 weitergegeben. Es ist daher möglich, ein auf den Körper 4 einfallendes erstes Lichtsignal aus der Faser 1 einem auf den Körper 4 einfallenden zweiten Lichtsignal aus der Faser 10 in die Fasern "2. und 3 zu überlagern, um ein rpul'^lexes Lichtsignal zu erhalten.

Ist der Reflektor 9 mit einem mehrschichtigen dielektrischen Film beschichtet, um Licht der Wellenlänge Ai durchzulassen, während Licht der Wellenlänge Aj reflektiert wird, dann wird ein einfallendes, multiplexes Lichtsignal mit den Wellenlängen Ai und A₂ durch den Reflektor 9 in zwei einfache (demultiplexe) Lichtsignale mit den Wellenlängen λ\ bzw. A₂ aufgeteilt. Die Lichtsignale mit den Wellenlängen Ai bzw. A₂ werden dabei getrennt voneinander in die Fasern 2 bzw. 3 eingekuppelt. Mit dem optischen Übertragungskörper 4 ist damit analog einem Frequenzmultiplex-demultiplexverfahren im Bereich optischer Frequenzen ein Wellenlängenmultiplex-demultiplexverfahren im Bereich optischer Wellenlängen möglich.

F i g. 2 zeigt einen weiteren Übertragungskörper 4. bei dem der Reflexionsgrad des Reflektors 9 abhängig ist vom Einfallswinkel und wobei eine größere Anzahl von zu optischen Fasergruppen zusammengefaßten fasern vorgesehen sind. Die durch die Fasern 21, 22 und 23 zugeleiteten und auf den Übertragungskörper 4 zum Einfallen gebrachten Lichtsignale 51, 52 und 53 treffen auf den Reflektor 9 unter verschiedenen Winkeln auf. Die Winkel sind proportional der Entfernung der Lichtsignale an der Endfläche 5 zur Achse ν des Körpers. Das aus der Faser 21 zugeleitete tnultiplexe Lichtsignal 51. das aus zwei Lichtsignalen mit unterschiedlichen Wellenlängen zusammengesetzt ist, wird in zwei Lichtsignale 61 und 71 mit jeweils verschiedenen Wellenlängen aufgeteilt, die in die Fasern 31 und 41 eingekuppelt werden. Die Fasern 21,31,41 bilden damit eine erste Fasergruppe, die ein Wellenlängenmultiplexdcmultiplexverfahren erlaubt. Entsprechende Multiplex demultiplexverfahren sind mit den beiden anderen Fasergruppen 22, 32, 42 und 23, 33, 43 unabhängig voneinander möglich. Sind mehrere solcher Fasergruppen vorhanden, ist die Übertragungsvorrichtung als Ganzes gegenüber Änderungen der Wellenlängen der Lichtsignale aufgrund veränderter Lichtsignalquellen anpaßbar. Wenn also zum Beispiel die Fasergruppe mit den Fasern 23, 33 und 43 für bestimmte Wellenlängen vorgesehen ist. kann eine andere Fasergruppe mit den Fasern 22, 32 und 42 für andere Wellenlängen bestimmt sein. Wenn daher Wellenlängenschwankungen bzw. rv CMClIIdMgCtIuIlUCi UlIgCIl von UCi i^iciiiaigitäi^ijCiiC ausgehen, lassen sich die Fasergruppen derart gegenüber dem Übertragungskörper anordnen, daß die Übertragungsvorrichtung als Ganzes den möglichen Wellenlängenänderungen anpaßbar ist.

Die Ausführung nach F i g. 3 zeigt einen Übertragungskörper 4 der Länge 1 P mit Faseranordnungen entsprechend Fig. 1. Der Reflektor 9 ist im Abstand von 1/4 P von der Endfläche 5 entfernt angeordnet. Mit dieser Anordnung wird ein Lichtsignal, das über die Faser 1 zugeführt wird und durch den Reflektor 9 hindurch übertragen wird, in die Faser 10 eingekuppelt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Länge des Übertragungskörpers 4 in diesem Falle, wie gesagt. 1 P beträgt. Dabei tritt ein Lichtsignal an der Endfläche 6 mit dem gleichen Abstand von der Achse χ und unter dem gleichen Winkel aus. wie es auf die Endfläche 5 eingefallen ist. Wenn in diesem Ausführungsbeispiel die Faser 1 eine Haupteingangsfaser und die Faser 10 die Hauptausgangsfaser ist. dann werden diese Fasern gleichachsig angeordnet, wodurch die Herstellung erleichtert ist. Ein Lichtsignal, das von der Faser 2 ausgeht und auf die End^f!äche 6 des Übertragungskörners 4 fällt, gelangt zu den Fasern 3 und 10. Fs lassen sirh muitiplexe Lichtsignale aus je zwei Lichtsignalen unterschiedlicher Wellenlängen bilden, die von den

Fasern I, 2, 3 und 10 auf die Endflächen 5 bzw. 6 einfallen.

Fig.4a zeigt einen weiteren optischen Übertragungskörper 4 mit der Länge 1/4 Pund einem Reflektor 9 an der Endfläche 6. Eine Faser 2 ist auf der Achse ν durch den Übertragungskörper 4 nahe gegenüber seiner einen Endfläche 6 angeordnet, während zwei Fasern 1 und 3 symmetrisch zur Achse χ im Abstand dt von dieser gegenüber dtr anderen Endfläche 5 angeordnet sind. Ein Lichtsignal, das aus der Faser 1 auf den Übertragungskörper 4 fällt, läuft entlang einer zur Achse χ gekrümmten Bahn 7. Da die Länge des Übertragungskörpers 4 in diesem Falle 1/4 P beträgt, folgen aus den vorstehenden Gleichungen (2) und O) folgende Beziehungen an der F.ndfläche 6:

Ein größerer Anteil des Lichtsignals wird von der Achse des Ubi^rtru^iiii^skcr^ers 4 ¹¹H¹T ^p!n^prn winwο| n_ngd] abgestrahlt. Ist dieser Winkel klein, gelangt das Lichtsignal in die Faser 2. Ein Teil des Lichtsignals wird von dem Reflektor 9 reflektiert und durchlauft den Übertragungskörper 4 zurück zur Endfläche 5 entlang der Bahn 8. die symmetrisch zur Bahn 7 verläuft.

Wegen der Länge 1/4 P des Übertragungskörpers 4 folgt aus Gleichung (4) die Beziehung f = h. Der größte Kopplungsgrad ist daher erreicht, wenn die Endflächen der Fasern 1, 3 die Endfläche 5 des Übertragungskörpers 4 berühren.

Fig. 4b zeigt einen Übertragungskörper 4 entsprechend Fig. 4a, bei dem aber kein Reflektor an der Endfläche 6 angeordnet ist. Es wird jedoch die Reflexion der Lichtsignale an der Endfläche 6 auf Grund der unterschiedlichen Brechungsindizes des Übertragungskörpers 4 und des Mediums außerhalb des Übertragungskörpers 4 ausgenutzt.

F i g. 5 zeigt eine Ausführung, in der die Achsen x\ und *2 der Fasern 2 und 10 gegenüber der Endfläche 6 mit der Achse χ des Übertragungskörpers 4 einen Winkel von +nogdi bzw. — n_ogd] bilden. Die Länge des Übertragungskörpers beträgt wiederum 1/4 P. so daß Lichtsienale ohne wesentliche Verluste in die Fasern 2 und 10 eingekoppelt werden. Bei dieser Ausführung ist an der Endfläche 6 kein Reflektor vorgesehen. Aber auch hier wird die Reflexion an der Endfläche aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes im Übertrajjungskörper 4 und dem Medium außerhalb des Übertragungskörpers 4 ausgenutzt, um Anteile des Lichtsignals aus der Faser 1 in die Faser 3 einzukoppeln. Da die Reflexionen an der Endfläche 6 relativ klein sind, ist es vorteilhaft, die optischen Fasern 1 und 2 als Hauptsignalleiter zu benutzen, während die von der Faser 3 aufgenommenen Signale zur Überwachung bzw. zur Kontrolle dienen können. Entsprechend können die Fasern 3 und 10 als Hauptsignalleiter dienen, während dann die von der Faser 1 aufgenommenen Signale zu Überwachungs- bzw. Kontrollzwecken verwendbar sind.

Gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2, 3, 4a und 4b und Fig.5 betragen die Längen der Übertragungskörper 4 in der gleichen Reihenfolge 1/2 P, 1/2 P, 1 P, 1/4 P und 1/4 P. Es werden entsprechende Signalübertragungen erreicht, wenn die Längen der Übertragungskörper 4 ein positives ganzzahliges Vielfaches von 1/4 P sind und der Abstand des Reflektors 9 von der Eingangsendfläche der Körpers 4 ein ungeradzahliges Vielfaches von 1/4 /»beträgt

Die aufgezeigten Ausführungsbeispiele können auf verschiedene Weise abgeändert werden. Zum Beispiel kann der Reflektor 9 in dem Übertragungskörper nach Fig. I mit der Achse χ einen Winkel von 45" bilden.

ί Optische Fasern können auch gegenüber beiden Endflächen 5 und 6 des Übertragungskörpers 4 längs seiner Achse angeordnet sein. Außerdem können die optischen Fasern in enger Nachbarschaft zum Reflektor bzw. zur reflektierenden Endfläche des Körpers 4

in angeordnet sein, der bzw. die rechtwinklig zur Achse χ des Körpers 4 liegen.

In den vorstehenden Ausführungen nach den F i g. I bis 3 ist die eine Endfläche eines ersten Übertragungskörpers mit der einen Endfläche eines zweiten

: - Übertragungskörpers verbunden, der an dieser Endfläche mit einer Reflexionsschicht /ur Bildung des Reflektors 9 versehen ist.

Nachstehend werden Möglichkeiten der Verwendung des Übertragungskörpers 4 nach F i g. I beschrieben,

:ii wobei glc'chp Teilr mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

F i g. 6 zeigt die Ansicht eines Übertragungskörpers 4, der auf einem Hauptsupport 25 befestigt ist. Der Hauptsupport 25 trägt seinerseits an seinen beiden

:> entgegengesetzten Enden zwei Hilfssupporte 26, 26 für die Fasern I₁ 3 und 2, 10. Die Fasern sind auf den Hilfssupporten 26, 26 in ihren vorbestimmten Lagen festgehalten. Die freien Enden der Fasern sind an einen nicht dargestellten optischen Kreis angeschlossen.

(i· Nach F i g. 7a und 7b sind in den Hilfssupporten 26,26 zur Fixierung der Fasern nutenartige Vertiefungen 27, 27 vorgesehen, die einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen. Der Übertragungskörper 4 auf dem Hauptsupport kann somit zusammen mit den

i. Anschlußenden der Fasern 1, 3 und 2, 10 leicht in eine bestimmte Ausrichtung gebracht werden.

Zusätzlich befinden sich der Übertragungskörper 4 mit den Anschlußenden der Fasern innerhalb einer luftdichten Ummantelung, so daß die Endflächen der Fasern und des Übertragungskörpers 4 geschützt sind. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit des Übertragungskörpers erhöht. Auch kann z. B. zu^r Wahl des Brechungsindexes der Umgebung des Übertragungskörpers innerhalb der Ummantelung eine Flüssigkeit

■·' vorhanden sein. Auf diese Weise sind nicht nur die Endflächen des Übertragungskörpers 4 und der Fasern geschützt, sondern Reflexionsverluste an den Endflächen lassen sich zusätzlich verringern.

F i g. 8 zeigt ein erstes Blockdiagramm, in dem der

"' Übertragungskörper 4 nach Fig. 1 zur Überwachung einer Lichtsignalübertragung verwendet wird. Ein Lichtsignal am Ausgang einer Lichtsignalquelle 28 fällt auf den Übertragungskörper 4 und wird durch diesen an eine Signalübertragungsklemme 29 und eine Signal-5 Überwachungsklemme 34 verzweigt

F i g. 9 zeigt ein weiteres Blockdiagramm, in dem ein Übertragungskörper 4 nach F i g. 1 benutzt wird, um die Arbeitsweise eines Empfängers zu überwachen. Hierbei werden ein Eingangslichtsignal am Eingang 45 der Faser

«> ι und ein Überwachungslichtsignal am Eingang 47 der Faser 10 über einen Übertragungskörper 4 und die Fasern 2 bzw. 3 auf einen Detektor 40 gekoppelt

Fig. 10 und 11 zeigen weitere Blockdiagramme, in denen der Übertragungskörper nach F i g. 1 zur Lichtsignalverzweigung und Lichtsignalkopplung verwendet wird. Gemäß Fig. 10 wird ein Eingangslichtsignal am Eingang 35 der Faser 1 über einen Übertragungskörper 4 und die Fasem 2 und 3 an eine

ü'i>eri) agungsKfemme 36 und an den Eingang eines Empfängers 37 aufgeteilt, während ein Ausgangslichtsignal eines Signalkreises 38 über die Faser 10 und den Übertragungskörper 4 und die anschließenden Fasern 3 und 2 ebenfalls an die Übertragungsklemme 36 und den Eingang des F.mpfängers 37 gelangt. Im Gegensatz hierzu wird nach Fig. Il ein Eingangslichtsignal am Eingang 13 der Faser 1 über einen Öbertragungskörper 4 an den Eingang eines Empfängers 37 weitergeleitet, während ein Ausgangslichtsignal eines Signalkreises 38 über die Faser 3 zum Übertragungskörper 4 und weiter

über die Faser 1 zum Eingang 13 geleitet wird.

Wesentlicher Vorteil der vorstehend beschriebenen Ubertragungskörper beruhen auf ihren geringen Größen und geringen Gewichten bei vergleichsweise hohen Betriebssicherheiten. Die Übertragungskörper lassen sich mit vergleichsweise geringem Kostenaufwand erstellen und sind leicht zu handhaben. Si6 sind für optische Übertragungssysteme in vielfältiger Weise besonders geeignet, wie die Fig.8 bis 1! nur für Beispiele zeigen.

1 I1Ul/11 ■t

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Übertragungskörper zwischen optischen Leitern, bestehend aus einem Strahlenkonvergenzkörper, bei dem die Strahlenfokussierung längs seiner Längsachse im wesentlichen durch einen von der Längsachse in radialer Richtung stetig abnehmenden parabolischen Brechungsindex η = f(x) nach der Formel

erfolgt, wobei /?o der Brechungsindex entlang der r> Längsachse des Übertragungskörpers und g ein strahlenfokussierender Parameter ist und wobei ein auf eine der beiden Endflächen einfallender Lichtstrahl sich durch den Übertragungskörper entlang einer Wellenbahn zur anderen Endfläche mit einer _>n

axialen Weglänge P ~ 2 -^ für einen vollen Wellenzyklus fortpflanzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (50) zur Strahlenverzweigung und Strahlenkopplung an minde- >> stens zwei optische Leiter (2,3; 31,41; 32,42; 33,43) im wesentlichen eine Länge L: on

L = -P- m

m = 1,2.3,4...

mit

aufweist unil mit einem Reflektor (9), der ieildurchlässig ist oder eine w^Ileniär-enabhängige Durchlässigkeit aufweist, versahen ist, dessen Abstand L\ von einer Endfläche des Üuertrr ;ungskörpers durch π L, = 1 P(2m,-l)mit

.und

ni\ = 1, 2,3,4 .

(2/771 — 1) < /Π

bestimmt ist.

2. Übertragungskörper nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß

/. =— P I...

3. Übertragungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

1.-1. p

4. Übertragungskörper nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß

5. Übertragungskörper nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein erster Lichtleiter (1, 21, 22, 23) an der einen Endfläche (5) des Übertragungskörpers (50) zur Abgabe eines Lichtstrahles angeordnet ist, der in Achsrichtung durch den Übertragungskörper bis zum Reflektor (9) läuft, daß an dieser einen Endfläche (5) des Übertragungskörpers (50) ein dem ersten Lichtleiter zugeordneter zweiter Lichtleiter (3; 31, 32, 33) zum Empfang des am Reflektor reflektierten und durch den Übertragungskörper zu seiner einen Endfläche (5) zurückgelaufenen Teillichtstrahles angeordnet ist und daß an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers ein dem ersten Lichtleiter zugeordneter dritter Lichtleiter (2; 10; 41,42,43) zum Empfang des durch den Reflektor (9) hindurchgetretenen Teillichtstrahles angeordnet ist

6. Übertragungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen an den Endflächen je eines ersten und eines zugeordneten zweiten Lichtleiters (1,3;21,22,23,31,32,33) an der einen Endfläche (5) des Übertragungskörpers (50) parallel und symmetrisch zur Längsachse des Übertragungskörpers angeordnet sind.

7. Übertragungskörper nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, d^ß die optische Achse des dem ersten Lichtleiter (1; 21, 22, 23) zugeordneten dritten Lichtleiters (2; 10; 41, 42, 43) an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers (50) parallel zur Längsachse im Abstand (d,; S₁; S2; S₁) der optischen Achsen der ersten und zweiten Lichtleiter (1, 3; 21, 22, 23, 31, 32, 33) von der Längsachse des Übertragungskörpers angeordnet ist.

8. Übertragungskörper nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des dem ersten Lichtleiter (1; 21,22, 23) zugeordneten dritten Lichtleiters (2) an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers (50} in Riciuung des durch den Reflektor hindurchtretenden und aus der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers austretenden Teillichtstrahles angeordnet ist.

9. Übertragungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des dem ersten Lichtleiter (1; 21, 22,23) zugeordneten dritten Lichtleiters (2) an der anderen Endfläche (6) des Übertragungskörpers (50) koaxial zur Längsachse des Übertragungskörpers verläuft.

10. Übertragungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) von einer flachen Reflexionsfläche gebildet ist, die senkrecht zur Längsachse des Übertragungskörpers (50) verläuft.

11. Übertragungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) von einer flachen Reflexionsfläche gebildet ist, die mit der Längsachse des Übertragungskörpers (50) einen Winkel von 45° bildet.

12. Übertragungskörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor von einem mehrschichtigen dielektrischen Film gebildet ist.

13. Übertragungskörper nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) zwischen zwei aneinandergrenzenden Abschnitten des Übertragungskörpers (50) angeordnet ist.

14- Übertragungskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor von einer Endfläche des Übertragungskörpers (50) gebildet ist.

15. Verfahren zum Aufteilen wenigstens eines multiplexen Lichtsignals mit den Wellenlängen A, und A₂ in einen ersten Teiliichtstrahl mit der Wellenlänge Ai und einen zweiten Teillichtstrahl mit der Wellenlänge Aj unter Verwendung eines Übertragungskjrpers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der multiplexe Lichtstrahl von einem ersten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers (50) an den Übertragungskörper abgegeben wird, und daß der Teillichtstrahl mit der Wellenlänge Ai am Reflektor reflektiert und in den zweiten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers eingekoppelt wird, während der Teillichtstrahl mit der Wellenlänge A2 vom Reflektor durchgelassen und in den dritten Lichtleiter an der anderen Endfläche des Übertragungskörpers eingekoppeh wird.

ib. Verfahren zur Bildung wenigstens eines multiplexen Lichtsignals durch Überlagerung zweier Lichtstrahlen unter Verwendung eine;. Übertragungskörpers nach einem der Ansprüche ! bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Lichtstrahl der Wellenlänge Ai über einen ersten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers an den Übertragungskörper abgegeben wird, daß der Lichtstrahl durch den Reflektor in zwei Teillichtstrahlen aufgeteilt wird, von denen der eine Teillichtstrahl in einen zweiten Lichtleiter an der einen Endfläche des Übertragungskörpers reflektiert und der andere Teiliichtstrahl durch den Reflektor hindurch in einen dritten Lichtleiter an der anderen Endfläche des Übertragungskörpers eingekoppelt wird und daß ein zweiter Lichtstrahl der Wellenlänge λι über einen vierten Lichtleiter an der anderen Endfläche des Übertragungskörpers ebenfalls durch den Reflektor in zwei Teillichtstrahlen aufgeteilt wird, von denen der eine Teillichtstrahl in den dritten Lichtleiter reflektiert und der andere Teillichtstrahl durch den Reflektor hindurch in den zweiten Lichtleiter eingekoppeh wird, wobei in dem zweiten und/oder dritten Lichtleiter durch Überlagerung zweiter Teillichtstrahi<:n das multiplexe Lichtsignal gebildet ist.