CH680953A5

CH680953A5 -

Info

Publication number: CH680953A5
Application number: CH206090A
Authority: CH
Inventors: Manfred Kaiser
Original assignee: Alcatel Nv
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1992-12-15
Also published as: DE3921440A1; AU629650B2; AU5772390A

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen reflexionsarmen Ab-schluss einer Einmoden-Glasfaser gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a low-reflection termination of a single-mode glass fiber according to the preamble of claim 1.

Solcherart abschliessende Faserenden werden beispielsweise bei der Laserkopplung oder bei Messaufgaben verwendet, z.B. beim Bestimmen der Rückflussdämpfung eines optischen Steckers oder beim Messen des Rückwirkungsrauschens an Halbleiterlasern. Hierbei tritt die Leistungsreflexion an einem offenen Faserende sehr störend in Erscheinung. Such fiber ends are used for example in laser coupling or in measuring tasks, e.g. when determining the return loss of an optical connector or when measuring the feedback noise on semiconductor lasers. The performance reflection at an open fiber end is very disruptive.

Aus der DE-OS 2 611 011 ist eine Faserankopplung bekannt, bei der die zu übertragenden Signale von einem Laser emittiert werden, der je nach Anwendungsfall empfindlich auf Licht reagiert, das aus dem angekoppelten Glasfaserende reflektiert wird. Dadurch kann bei Direktmodulation und hohen Bitraten das Modulationsverhalten erheblich gestört werden. Ist eine kohärente Lichtwellenübertragung vorgesehen, kann der Laser Moden- oder Frequenzsprünge machen oder sich die Linienbreite des Lasers ändern. A fiber coupling is known from DE-OS 2 611 011, in which the signals to be transmitted are emitted by a laser which, depending on the application, is sensitive to light which is reflected from the coupled glass fiber end. This can significantly disrupt the modulation behavior with direct modulation and high bit rates. If coherent lightwave transmission is provided, the laser can make mode or frequency jumps or the line width of the laser can change.

Um dies zu vermeiden, wird eine aus einer Mono-modefaser und einer Gradientenfaser bestehende Anordnung verwendet, bei der zuerst ein Ende der Monomodefaser stumpf auf ein Ende der Gradientenfaser gesetzt wird. Anschliessend werden die Glasfasern so justiert, dass der Kern der Monomodefaser auf einen Bereich des Kerns der Gradientenfaser trifft, in dem die Kembrechzahlen beider Glasfasern bestmöglich übereinstimmen. Schliesslich werden die justierten Glasfasern in dieser Lage fixiert, so dass durch die Kombination Monomodefa-ser/Gradientenfaser beim Übergang von dem kleinen lichtführenden Kern der Monomodefaser in den grossen Kern der Gradientenfaser die Kopplungsverluste für Lichtwellen gering, in umgekehrter Richtung aber gross sind. To avoid this, an arrangement consisting of a single-mode fiber and a gradient fiber is used, in which first one end of the single-mode fiber is butted onto one end of the gradient fiber. The glass fibers are then adjusted in such a way that the core of the single-mode fiber meets a region of the core of the gradient fiber in which the core refractive indices of the two glass fibers match as closely as possible. Finally, the adjusted glass fibers are fixed in this position, so that due to the combination of single-mode fiber / gradient fiber during the transition from the small light-guiding core of the single-mode fiber to the large core of the gradient fiber, the coupling losses for light waves are low, but large in the opposite direction.

Ausserdem ist es bekannt, störende Einflüsse durch die Verwendung eines den Laser schützenden optischen Isolators zu vermeiden. Ein derartiger Isolator ist aber in der Herstellung aufwendig und somit teuer. Ausserdem verursacht er zusätzliche Verluste. Weitere bekannte Massnahmen zur Unterdrückung der Reflexion bestehen darin, auf die Stirnfläche des Faserendes dielektrische Ent-spiegelungsschichten aufzubringen oder einen zur Faserachse winkligen Schräganschliff vorzusehen. Faserenden mit Schräganschiiff sind beispielsweise von handelsübliche LWL-Steckverbindern der Firma Radiall her bekannt. It is also known to avoid disruptive influences by using an optical isolator that protects the laser. Such an insulator is complex to manufacture and therefore expensive. It also causes additional losses. Further known measures for suppressing the reflection consist in applying dielectric anti-reflective layers on the end face of the fiber end or in providing an angled grinding to the fiber axis. Fiber ends with a bevel cut are known, for example, from commercially available fiber optic connectors from Radiall.

An einer senkrecht zu ihrer optischen Achse geschnittenen Faser besteht ein abrupter Brechzahlsprung von n = 1,5 (Glas) auf n = 1 (Luft). Dies führt zu einem Refexionsfaktor von etwa 4%. Dieser Leistungsanteil läuft, wenn keine Gegenmassnahmen ergriffen werden, in die Senderichtung zurück und erzeugt im Laser Rückwirkungsrauschen oder in bidirektionalen Übertragungssystemen eine Si-gnal/Rausch-Verschechterung durch Nebensprechen. On a fiber cut perpendicular to its optical axis there is an abrupt jump in refractive index from n = 1.5 (glass) to n = 1 (air). This leads to a reflection factor of around 4%. If no countermeasures are taken, this power component runs back in the direction of transmission and generates feedback noise in the laser or in bi-directional transmission systems a signal / noise degradation by crosstalk.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einmoden-Glasfaser unter Beibehaltung des geradlinigen Strahlenganges einen refiexionsarmen Faserabschluss mit geringer Einfügungsdämpfung zu realisieren, der im Aufbau einfach ist und mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben konstruktiven Massnahmen gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. The invention has for its object to realize a low-reflection fiber termination with low insertion loss in a single-mode glass fiber while maintaining the straight-line beam path, which is simple in construction and can be produced at low cost. This object is achieved according to the invention by the constructive measures specified in the characterizing part of claim 1. Further features of the invention can be found in the dependent claims.

Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Ende einer Einmoden-Glasfaser mit einem reflexionsarmen Ab-schluss, teilweise längsgeschnitten und in einer Seitenansicht dargestellt. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in a drawing. The drawing shows the end of a single-mode fiber with a low-reflection finish, partially cut longitudinally and shown in a side view.

In der Zeichnung ist die Einmoden-Glasfaser mit 1 bezeichnet. Es handelt sich um eine von der Primär-beschichtung befreite, blanke Glasfaser, die einen Durchmesser von beispielsweise 125 um hat. Das Faserende ist als Taper 2 ausgebildet und mit einem transparenten Kleber 3 in eine Glaskapillare 4 eingeklebt. Die Glaskapillare 4 ist ausreichend lang bemessen, so dass sie am rückwärtigen Ende noch ein Längenstück des zylindrischen Teiles der blanken Einmoden-Glasfaser 1 umfasst. Die Glaskapillare 4 hat beispielsweise einen Innendurchmesser von ca. 130 jim und einen Aussendurchmesser von z.B. 500 um. Auf genaue Abmessungen kommt es hierbei jedoch nicht an, da allein entscheidend ist, dass der als wellenleitender Kern wirkende Kleber 3 eine Grenzschicht hat. Dies ist bei dem vorliegenden, im mittleren Arbeitstemperaturbereich liegenden Ausführungsbeispiel realisiert durch die Verwendung eines den Hohlraum der Glaskapillare 4 vollständig ausfüllenden Klebers 3 mit der Brechzahl 1,48, die der des Tapers 2 der Einmoden-Glasfaser 1 gleich ist oder dieser möglichst nahe kommt und einer Glaskapillare 4 mit der Brechzahl 1,44. In the drawing, the single-mode fiber is designated 1. It is a bare glass fiber that has been stripped of the primary coating and has a diameter of, for example, 125 μm. The fiber end is designed as a taper 2 and glued into a glass capillary 4 with a transparent adhesive 3. The glass capillary 4 is dimensioned sufficiently long so that it still comprises a length of the cylindrical part of the bare single-mode glass fiber 1 at the rear end. The glass capillary 4 has, for example, an inner diameter of approx. 130 μm and an outer diameter of e.g. 500 µm. Exact dimensions are not important here, since the only decisive factor is that the adhesive 3, which acts as a wave-guiding core, has an interface. In the present exemplary embodiment, which is in the medium working temperature range, this is achieved by using an adhesive 3 which completely fills the cavity of the glass capillary 4 and has a refractive index of 1.48, which is the same as that of the taper 2 of the single-mode glass fiber 1 or comes as close as possible to it and a glass capillary 4 with a refractive index of 1.44.

Der Taper 2 ist ca. 1 bis 2 mm lang und seine Spitze endet innerhalb der Glaskapillare 4 wenigstens 10 mm vor der zur Faserachse rechtwinklig angeordneten Stirnfläche 5 des Auskopplungsweilenlei-ters 6, welcher den reflexionsarmen Abschluss der Einmoden-Glasfaser 1 bildet. Der Neigungswinkel, den die Mantelfläche des Tapers 2 zur Faserachse einnimmt, ist hier nicht kritisch. Diesem kommt nur insofern Bedeutung zu, als ein extrem flacher Neigungswinkel zu einem Anstieg von Dämpfungsverlusten führt. Das Längenmass von mindestens 10 mm zwischen der Taperspitze und dem freien Ende des Auskopplungswellenleiters 6 bietet Gewähr dafür, dass der Ausgang voll ausgeleuchtet wird. The taper 2 is approximately 1 to 2 mm long and its tip ends within the glass capillary 4 at least 10 mm in front of the end face 5 of the decoupling fiber conductor 6 which is arranged at right angles to the fiber axis and which forms the low-reflection termination of the single-mode glass fiber 1. The angle of inclination which the lateral surface of the taper 2 takes up to the fiber axis is not critical here. This is only of importance insofar as an extremely flat angle of inclination leads to an increase in damping losses. The length dimension of at least 10 mm between the taper tip and the free end of the coupling waveguide 6 ensures that the output is fully illuminated.

Bei der Herstellung des Tapers 2 wird die Glasfaser 1 z.B. in einer geeigneten Glasflamme bis über ihre Erweichungstemperatur erwärmt und dann so ausgezogen, dass ihr Querschnitt kontinuierlich geringer wird. Durch den sich ständig verringernden Querschnitt verliert der Faserkern seine lichtleitende Eigenschaft. Die ehemals im Grundmodus der Faser geführte Strahlungsleistung wird auf eine grössere Anzahl von Strahlungsmoden aufgeteilt, die bei einem frei in Luft stehenden Taper 2 einen von der Taperfunktion abhängigen Raumwinkelbereich ausleuchten würden. Bei der vorliegenden Anordnung tritt die Strahlung nicht in den freien Raum In the manufacture of the taper 2, the glass fiber 1 is e.g. heated to above its softening temperature in a suitable glass flame and then pulled out in such a way that its cross-section becomes continuously smaller. Due to the constantly decreasing cross-section, the fiber core loses its light-guiding property. The radiation power, which was formerly carried out in the basic mode of the fiber, is divided into a larger number of radiation modes which, in the case of a taper 2 standing freely in air, would illuminate a solid angle range which is dependent on the taper function. In the present arrangement, the radiation does not enter the free space

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aus, sondern in den optischen Wellenleiter, der durch Kleber 3 und Glaskapillare 4 gebildet wird. Daher zeichnet sich der Auskopplungswellenleiter 6 einerseits durch eine geringe Einfügungsdämpfung aus, die z.B. weniger als 0,5 dB hat, andererseits durch eine hohe Reflexions- oder Rückflussdämpfung, die z.B. mehr als 50 dB beträgt und zwar bei geringer Einfügungsdämpfung und geradlinigem Strahlengang. Die Reflexionsunterdrückung ergibt sich über die Strukturparameter der beiden gekoppelten Wellenleiter aus der Anzahl der jeweils angeregten oder anregbaren Moden. out, but in the optical waveguide, which is formed by adhesive 3 and glass capillary 4. Therefore, the coupling waveguide 6 is characterized on the one hand by a low insertion loss, which e.g. has less than 0.5 dB, on the other hand due to a high reflection or return loss, e.g. is more than 50 dB with low insertion loss and a straight beam path. The suppression of reflection results from the structure parameters of the two coupled waveguides from the number of the respectively excited or excitable modes.

Da die am empfangsseitigen Ende der Einmoden-Glasfaser 1 auftretende Reflexion bei allen faseroptischen Übertragungssystemen, die als Sender Halbieiter-Laser verwenden, unerwünscht ist, ist der vorliegende Glasfaser-Abschluss besonders vorteilhaft einsetzbar für: Since the reflection occurring at the receiving end of the single-mode optical fiber 1 is undesirable in all fiber-optic transmission systems that use semi-conductor lasers as transmitters, the present optical fiber termination can be used particularly advantageously for:

- Übertragungssysteme, bei denen auch kürzere Faserlängen auftreten können, z.B. im Teilnehmerbereich. Transmission systems in which shorter fiber lengths can also occur, e.g. in the participant area.

- Übertragungssysteme mit erhöhten Anforderungen an die Laserstabilität, z.B. Analogübertragung oder kohärenter Empfang. - Transmission systems with increased demands on laser stability, e.g. Analog transmission or coherent reception.

- Fasersensortechnik, z.B. Faserkreisel. - fiber sensor technology, e.g. Fiber gyroscope.

Ausserdem bietet die vorliegende Anordnung In addition, the present arrangement offers

Funktions- und Kostenvorteile bei Mess- oder Regelaufgaben, bei denen an dem normalerweise versumpften vierten Kopplertor rückwirkungsfrei die Strahlungsleistung gemessen werden kann, die tatsächlich auf die Übertragungsstrecke geht. Bei Analogübertrag lässt sich so z.B. die Senderkennlinie über den Störeinfluss der Faser-Ankopplung hinweg linearisieren. Functional and cost advantages for measurement or control tasks, in which the radiant power that actually goes to the transmission link can be measured at the normally swamped fourth coupler gate. With analogue transmission, for example Linearize the transmitter characteristic over the interference of the fiber coupling.

Claims

1. Low-reflection termination of a single-mode glass fiber for use in fiber-optic transmission and measurement systems, characterized in that the fiber end is designed as a taper (2) and fixed within a glass capillary (4) by means of a transparent adhesive (3), the refractive index of which is greater than the refractive index of the glass capillary (4).

2. Low-reflection termination according to claim 1, characterized in that the refractive index of the adhesive (3) matches that of the single-mode glass fiber (1) or comes as close as possible.

3. Low reflection termination according to claim 1 or 2, characterized in that the refractive index of the glass capillary (4) is smaller than the refractive index of the single-mode glass fiber (1).

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