DE4302133A1 - Three wavelength multiplexer-demultiplexer - Google Patents

Three wavelength multiplexer-demultiplexer

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DE4302133A1 DE19934302133 DE4302133A DE4302133A1 DE 4302133 A1 DE4302133 A1 DE 4302133A1 DE 19934302133 DE19934302133 DE 19934302133 DE 4302133 A DE4302133 A DE 4302133A DE 4302133 A1 DE4302133 A1 DE 4302133A1
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Abstract

Both of the cascaded multiplexers/demultiplexers are formed by fuse couplers with different coupling ratios. The ratio of the first coupler is 0 per cent for the first and second wavelengths and 100 per cent for the third wavelength. The ratio of the second coupler is 100 per cent for the first wavelength and 0 per cent for the second. Each coupler may have an input and two output gates, with the input gate of the second coupler connected to the output gate transmitting the first wavelengths.Alternatively, the multiplexer/demultiplexer may be made by welding and tapering three monomode fibres. Light of a first, second and third wavelength is fed into the end of the fibres. The individual wavelengths are detected at the end of the individual fibres. At least one of the fibres has a different refractive index profile and/or is pre-tapered and/or the fibres are spaced at different distances from each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen zur Mehrfachausnutzung von Lichtwellenleiterübertragungsnetzen.The invention relates to a multiplexer / demultiplexer for three wavelengths for multiple use of Fiber optic transmission networks.

In künftigen Lichtwellen-Nachrichtennetzen der nationalen Telekommunikationsgesellschaften steigt der Bedarf an Möglichkeiten zur Mehrfachnutzung (verschiedene Kanäle) der Lichtwellenleiter. Verschiedene Dienste, z. B. Telefon, Videoverteilung und Breitbanddatenübertragung können bei verschiedenen Lichtwellenlängen gleichzeitig über eine Glasfaser übertragen werden. Es ist auch schon überlegt worden, die elektrische Fernspeisung der Telefonanlage beim Teilnehmer über einen optischen Kanal der Glasfaser und einen elektrooptischen Wandler durchzuführen.In future national lightwave communications networks The demand for telecommunications companies is increasing Possibilities for multiple use (different channels) of the Optical fiber. Various services, e.g. B. telephone, Video distribution and broadband data transmission can be done at different light wavelengths simultaneously over one Glass fiber can be transmitted. It's already considered been, the electrical remote supply of the telephone system at Participants over an optical channel of the fiber and one perform electro-optical converter.

Es ist schon labormäßig eine Übertragung von drei verschiedenen Wellenlängen über eine Glasfaser demonstriert worden. Dabei sind die drei Wellenlängen über einen Multiplexer in die Glasfaser eingespeist und am Ende der Glasfaserstrecke durch einen Demultiplexer wieder getrennt worden. Als Multiplexer/Demultiplexer wurden hier optische Filter, z. B. Interferenzfilter, Prismen oder Gitterfilter eingesetzt. Bei diesen Filtern handelt es sich um gesonderte Bauteile, in welche das Licht über Linsensysteme eingespeist bzw. herausgeführt werden muß. Hieraus entstehen schwerwiegende Nachteile, die darin bestehen, daß die Filter häufig nachgestellt werden müssen, da durch Erschütterungen, Temperatureinflüsse etc. Fehler auftreten können. Die Verluste in den Filtern liegen bei 3-7 dB [IEEE Transactions on communications No. 7, Juli 1978, S. 1082-1087].It is already a transmission of three in the laboratory different wavelengths demonstrated over an optical fiber been. The three wavelengths are over one Multiplexer fed into the fiber and at the end of the Fiber optic line separated again by a demultiplexer been. Optical multiplexers / demultiplexers were used here Filters, e.g. B. interference filters, prisms or grating filters used. These filters are separate Components into which the light is fed via lens systems or must be brought out. From this arise serious disadvantages, which are that the filter  have to be readjusted frequently because of vibrations, Temperature influences etc. errors can occur. The losses in the filters are 3-7 dB [IEEE Transactions on communications No. 7, July 1978, pp. 1082-1087].

Aus der WO 87/03 702 ist es bekannt, Quarzglasfaser- Schmelzkoppler als Wellenlängen-Multiplexer (WDM) für zwei Wellenlängen zu verwenden.From WO 87/03 702 it is known to use quartz glass fiber Melting coupler as a wavelength division multiplexer (WDM) for two To use wavelengths.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Multiplexer/Demultiplexer aus einem Schmelzkoppler bereitzustellen, der mehr als zwei Wellenlängen multiplexieren, d. h. mischen und demultiplexieren, d. h. entmischen kann.The invention has for its object a Multiplexer / demultiplexer from a melt coupler to provide more than two wavelengths multiplex, d. H. mix and demultiplex, d. H. can segregate.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 4 genannten Merkmale gelöst. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Licht die Faser nicht verlassen muß. Die Multiplexer/Demultiplexer nach der Lehre der Erfindung sind werksseitig vorgefertigte Bauteile, die vor Ort in das Glasfasernetz wie eine Monomodefaser eingespleißt werden können.This object is achieved by the characterizing part of claims 1 and 4 mentioned features solved. The main advantage of Invention is to be seen in the fact that light does not affect the fiber must leave. The multiplexer / demultiplexer according to the teaching The invention are factory-made components that Spliced into the fiber optic network like a single-mode fiber can be.

Bei einem Multiplexer/Demultiplexer aus zwei Schmelzkopplern mit unterschiedlichen Koppelverhältnissen leitet der erste Schmelzkoppler eine Wellenlänge in den ersten Ausgang und zwei Wellenlängen in seinen zweiten Ausgang. Der zweite Schmelzkoppler trennt die beiden aus dem zweiten Ausgang des ersten Kopplers austretenden Wellenlängen auf seine beiden Ausgänge auf.In the case of a multiplexer / demultiplexer consisting of two melt couplers the first leads with different coupling ratios Melt coupler one wavelength in the first output and two Wavelengths in its second output. The second Melt coupler separates the two from the second output of the first coupler emerging wavelengths on its two Outputs on.

Die erfindungsgemäßen Multiplexer/Demultiplexer ermöglichen eine wirtschaftliche Übertragung von gleichzeitig drei Wellenlängen über einen Lichtwellenleiter. Die Wellenlängen könnten zur Übertragung der Schmalbanddienste (Telefon), für Breitbanddienste (Fernsehen, Video, Bildtelefon) und für eine Fernspeisung des Teilnehmertelefons verwendet werden. Zur Anwendung könnten folgende Wellenlängenbereiche gelangen:The multiplexers / demultiplexers according to the invention enable an economic transfer of three at a time Wavelengths over an optical fiber. The wavelengths could for the transmission of narrowband services (telephone), for Broadband services (television, video, videophone) and for one  Remote supply of the subscriber phone can be used. For The following wavelength ranges could be used:

λ1 ∼ 1280-1350 nm, Dämpfung ∼ 0,35-0,32 dB/km, Dispersion < 3,5 ps/nmkm
λ2 ∼ 1420-1460 nm, Dämpfung ∼ 0,30-0,23 dB/km, Dispersion < 10 ps/nmkm
λ3 ∼ 1550-1600 nm, Dämpfung ∼ 0,2 dB/km, Dispersion < 17-21 ps/nmkmλ 1 ∼ 1280-1350 nm, attenuation ∼ 0.35-0.32 dB / km, dispersion <3.5 ps / nmkm
λ 2 ∼ 1420-1460 nm, attenuation ∼ 0.30-0.23 dB / km, dispersion <10 ps / nmkm
λ 3 ∼ 1550-1600 nm, attenuation ∼ 0.2 dB / km, dispersion <17-21 ps / nmkm

Die Erfindung ist anhand der Diagramme 1-3 sowie der in den Fig. 1 bis 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to diagrams 1-3 and the exemplary embodiments shown schematically in FIGS. 1 to 6.

In dem Diagramm 1 ist der Dämpfungskoeffizient sowie die Dispersion einer handelsüblichen Monomodefaser gegenüber der Wellenlänge aufgetragen. Es ist erkennbar, daß die Dämpfungskurve zwischen 1360 und 1410 nm ein ausgeprägtes Maximum zeigt. Die für die Übertragung sinnvollen Wellenlängen liegen also diesseits und jenseits des Maximums. Die Dispersion steigt nahezu linear an.Diagram 1 shows the damping coefficient as well as the Dispersion of a commercially available single-mode fiber compared to the Wavelength plotted. It can be seen that the Damping curve between 1360 and 1410 nm is a pronounced one Shows maximum. The wavelengths useful for the transmission are on this side and beyond the maximum. The Dispersion increases almost linearly.

Die Diagramme 2 und 3 zeigen das Koppelverhältnis CR gegenüber der Wellenlänge. Diese Koppelverhältnisse werden bei der Herstellung der Schmelzkoppler eingestellt, und zwar durch die Länge des Tapers. Bei dem in Diagramm 2 dargestellten Beispiel ist für die Wellenlängen λ1 und λ2 das Koppelverhältnis 0%, d. h. das Licht wird dicht in die parallele Faser überkoppelt, es verbleibt in der Faser, in die es eingespeist wurde. Licht mit der Wellenlänge λ3 jedoch wird zu 100% in die zweite Faser überkoppelt und kann am Ende der zweiten Faser detektiert werden. Diagrams 2 and 3 show the coupling ratio CR versus the wavelength. These coupling ratios are set during the manufacture of the melt coupler, specifically by the length of the taper. In the example shown in diagram 2, the coupling ratio for the wavelengths λ 1 and λ 2 is 0%, ie the light is tightly coupled into the parallel fiber, it remains in the fiber into which it was fed. However, light with the wavelength λ 3 is 100% coupled into the second fiber and can be detected at the end of the second fiber.

Bei dem Beispiel nach Diagramm 3 ist das Koppelverhältnis für λ1 100% und für λ2 0%, d. h. diese beiden Wellenlängen werden auf die zwei Tore des Kopplers aufgeteilt. Diese Verhältnisse können z. B. durch Veränderung der Taperlängen eingestellt werden.In the example according to diagram 3, the coupling ratio for λ 1 is 100% and for λ 2 0%, ie these two wavelengths are divided between the two ports of the coupler. These relationships can e.g. B. can be adjusted by changing the taper lengths.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind drei Monomodefasern 1, 2, und 3 dargestellt, von denen die Monomodefasern 1 und 2, wie bei 4 dargestellt, einen Schmelzkoppler bilden. Die Monomodefasern 2 und 3 sind bei 5 durch einen Schmelzkoppler miteinander verschmolzen. Die Koppler 4 und 5 werden, wie an sich bekannt, dadurch hergestellt, daß man zunächst die Monomodefasern 1 und 2 parallel und in Kontakt miteinander einspannt, die Monomodefasern 1 und 2 an einer bestimmten Stelle auf ca. 1400 bis 1600°C erhitzt und dabei die Fasern in die Länge reckt. Dabei verschmelzen die Fasern miteinander und verengen sich beim Ziehen, so daß ein sogenannter Taper entsteht. Während des Ziehprozesses wird Licht z. B. in ein Ende der Faser 1 eingespeist und am Ende der Faser 1 und der Faser 2 detektiert. Der Ziehprozeß wird abgebrochen, wenn das gewünschte Koppelverhältnis eingestellt ist. Im Falle des Kopplers 4 wird Licht mit den drei Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 in die Faser 1 eingespeist und der Prozeß abgebrochen, wenn das Licht der Wellenlänge λ3 am Ende der Faser 1 und das Licht der Wellenlängen λ1 und λ2 am Ende der Faser 2 detektiert wird. Nun wird das hinter dem Koppler 4 befindliche Ende der Faser 2 gemeinsam mit der Faser 3 eingespannt, erhitzt und gezogen. Das in das Ende der Faser 1 eingespeiste Licht wird durch den Koppler 4 so aufgeteilt, daß die Wellenlängen λ1 und λ2 in der Faser 2 übertragen werden. Der Kopplerziehprozeß wird abgebrochen, wenn die Wellenlängen λ1 und λ2 an den Enden der Fasern 2 und 3 detektiert werden. Die Abschnitte 2a und 3a werden abgetrennt. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, three single-mode fibers 1 , 2 and 3 are shown, of which the single-mode fibers 1 and 2 , as shown at 4, form a fusion coupler. The monomode fibers 2 and 3 are fused together at 5 by a fusion coupler. The couplers 4 and 5 are, as is known per se, manufactured by first clamping the single-mode fibers 1 and 2 in parallel and in contact with one another, heating the single-mode fibers 1 and 2 at a certain point to about 1400 to 1600 ° C. while doing so stretching the fibers. The fibers fuse together and narrow when pulled, creating a so-called taper. During the drawing process, light is e.g. B. fed into one end of fiber 1 and detected at the end of fiber 1 and fiber 2 . The drawing process is stopped when the desired coupling ratio has been set. In the case of the coupler 4 , light with the three wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 is fed into the fiber 1 and the process is terminated when the light of the wavelength λ 3 at the end of the fiber 1 and the light of the wavelengths λ 1 and λ 2 is detected at the end of the fiber 2 . Now the end of the fiber 2 located behind the coupler 4 is clamped, heated and pulled together with the fiber 3 . The light fed into the end of the fiber 1 is divided by the coupler 4 so that the wavelengths λ 1 and λ 2 are transmitted in the fiber 2 . The coupler pulling process is terminated when the wavelengths λ 1 and λ 2 are detected at the ends of the fibers 2 and 3 . Sections 2 a and 3 a are separated.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei Koppler 4 und 5 wie oben beschrieben, einzeln hergestellt worden, und zwar wurde beim Herstellungsprozeß des Kopplers 4 Licht mit den Wellenlängen λ3 und λ2 verwendet und bei der Herstellung des Kopplers 5 Licht der Wellenlängen λ1 und λ2 verwendet. Die Koppler 4 und 5 werden anschließend wie bei 6 dargestellt, miteinander verspleißt. Bei Einspeisung von Licht mit den Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 in die Faser 1 teilt der Koppler 4 die Wellenlänge λ3 auf die Faser 1, die Wellenlängen λ1 und λ2 auf die Faser 2 auf. Der Koppler 5 teilt die Wellenlängen λ1 und λ2 gleichmäßig auf die Fasern 7 und 8 auf.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, two couplers 4 and 5, as described above, have been manufactured individually, namely 4 light with the wavelengths λ 3 and λ 2 was used in the manufacturing process of the coupler and 5 light with the wavelengths λ in the manufacture of the coupler 1 and λ 2 used. The couplers 4 and 5 are then spliced together as shown at 6. When light with the wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 is fed into the fiber 1 , the coupler 4 splits the wavelength λ 3 into the fiber 1 and the wavelengths λ 1 and λ 2 into the fiber 2 . The coupler 5 divides the wavelengths λ 1 and λ 2 evenly between the fibers 7 and 8 .

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird ein Multiplexer/Demultiplexer vorgeschlagen, bei welchem aus den Fasern 10, 11 und 12 ein gemeinsamer Schmelzkoppler 13 hergestellt ist. Der Koppler 13 ist dann fertiggestellt, wenn die in die Faser 11 eingespeisten Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 auf die Fasern 10, 11 und 12 aufgeteilt werden. Da während des Kopplerziehens eine Beeinflussung der Koppelverhältnisse zwischen den Fasern 11 und 12, 11 und 13 und 12 und 13 zu befürchten ist, müssen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, a multiplexer / demultiplexer is proposed, in which a common melt coupler 13 is produced from the fibers 10 , 11 and 12 . The coupler 13 is then completed when the wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 fed into the fiber 11 are divided between the fibers 10 , 11 and 12 . Since the coupling relationships between the fibers 11 and 12 , 11 and 13 and 12 and 13 are to be feared during the coupling pulling, certain precautions must be taken.

Nach Fig. 4 wird eine unterschiedlich lange Koppelzone bzw. Taperlänge zwischen dem Koppler für die Fasern 10 und 11 und dem Koppler zwischen den Fasern 11 und 12 gewählt.According to FIG. 4 is a different length coupling zone or Taperlänge between the coupler to the fibers 10 and 11 and the coupler between the fibers 11 and 12 is selected.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 5 und 6 wird die Beeinflussung dadurch vermieden, daß die Fasern 14, 15 und 16 derart angeordnet werden, daß während des Kopplerziehens jeweils nur die Fasern 14 und 15 sowie 15 und 16 einander berühren und miteinander einen Koppler bilden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß zumindest eine der Fasern 14, 15 oder 16 ein unterschiedliches Brechzahlprofil aufweist, was z. B. durch eine unterschiedliche Dotierung des Faserkerns, durch einen unterschiedlichen Modenfeld- bzw. Kerndurchmesser oder durch Diffusion erreicht werden kann.In the exemplary embodiments according to FIGS. 5 and 6, the influencing is avoided in that the fibers 14 , 15 and 16 are arranged in such a way that only the fibers 14 and 15 and 15 and 16 touch each other during coupling pulling and form a coupler with one another. Another possibility is that at least one of the fibers 14 , 15 or 16 has a different refractive index profile, which, for. B. can be achieved by a different doping of the fiber core, by a different mode field or core diameter or by diffusion.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß eine der Fasern 14, 15 oder 16 einen anderen Durchmesser aufweist, was z. B. durch Ziehen, Vortapern etc. erreicht werden kann. Another possibility is that one of the fibers 14 , 15 or 16 has a different diameter, which z. B. can be achieved by pulling, pre-indexing, etc.

Claims (7)

1. Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen zur Mehrfachausnutzung von Lichtwellenleiterübertragungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer/Demultiplexer durch Kaskadierung aus zwei verschiedenen Multiplexern/Demultiplexern gebildet ist.1. Multiplexer / demultiplexer for three wavelengths for multiple use of optical fiber transmission networks, characterized in that the multiplexer / demultiplexer is formed by cascading from two different multiplexers / demultiplexers. 2. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Multiplexer/Demultiplexer aus Schmelzkopplern mit unterschiedlichen Koppelverhältnissen gebildet sind, wobei das Koppelverhältnis des ersten Kopplers bei der ersten und der zweiten Wellenlänge 0% und bei der dritten Wellenlänge 100% ist und das Koppelverhältnis des zweiten Kopplers bei der ersten Wellenlänge 100% und bei der zweiten Wellenlänge 0% ist.2. Multiplexer / demultiplexer according to claim 1, characterized characterized in that the two multiplexers / demultiplexers from melt couplers with different Coupling relationships are formed, the Coupling ratio of the first coupler in the first and the second wavelength 0% and the third Wavelength is 100% and the coupling ratio of the second coupler at the first wavelength 100% and at the second wavelength is 0%. 3. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkoppler jeweils ein Eingangstor und zwei Ausgangstore aufweisen und daß das Eingangstor des zweiten Schmelzkopplers mit dem die beiden ersten Wellenlängen übertragenden Ausgangstor verbunden ist. 3. Multiplexer / demultiplexer according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the melting coupler each Have entrance gate and two exit gates and that the Entrance gate of the second melting coupler with which the output gate transmitting at the first two wavelengths connected is.   4. Multiplexer/Demultiplexer für drei Wellenlängen zur Mehrfachausnutzung von Lichtwellenleiterübertragungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer/Demultiplexer durch Verschmelzen und Tapern von drei Monomodefasern hergestellt ist.4. Multiplexer / demultiplexer for three wavelengths Multiple use of Optical fiber transmission networks, thereby characterized in that the multiplexer / demultiplexer by Merging and taping of three single-mode fibers is made. 5. Verfahren zur Herstellung eines Multiplexers/Demultiplexers nach Anspruch 4, bei dem drei Monomodefasern gleichzeitig miteinander verschmolzen und getapert werden und dabei in das Ende der einen Monomodefaser Licht mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Wellenlänge eingespeist wird und die einzelnen Lichtwellenlängen am Ende der einzelnen Monomodefasern detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der zu verschmelzenden Monomodefasern ein unterschiedliches Brechzahlprofil aufweist und/oder mindestens eine der Monomodefasern vor dem Verschmelzen in ihrem Durchmesser reduziert wird und/oder mindestens eine der Monomodefasern vor dem Verschmelzen vorgetapert wird und/oder die Monomodefasern mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden.5. Process for making a Multiplexers / demultiplexers according to claim 4, in which three Single mode fibers fused together and simultaneously be tapped and in the end of one Single mode light with a first, a second and a third wavelength is fed and the individual wavelengths of light at the end of each Single-mode fibers are detected, characterized in that that at least one of the monomode fibers to be fused has a different refractive index profile and / or at least one of the single-mode fibers before fusing is reduced in diameter and / or at least pre-taped one of the single-mode fibers before fusing and / or the single-mode fibers with different Distances to each other. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das unterschiedliche Brechzahlprofil der Monomodefasern durch eine unterschiedliche Dotierung des Faserkerns, durch einen unterschiedlichen Modenfeld- bzw. Kerndurchmesser und/oder durch Diffusion erzielt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the different refractive index profile of the single-mode fibers due to a different doping of the fiber core, due to a different mode field or Core diameter and / or is achieved by diffusion. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Abstände der Monomodefasern zueinander durch Anordnung der Monomodefasern in einer Ebene bzw. in einem rechten Winkel zueinander erzielt werden.7. The method according to claim 5, characterized in that the different distances between the monomode fibers to each other by arranging the single-mode fibers in one Achieved plane or at a right angle to each other become.
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