Optische Koppler dienen der Verzweigung und Zusammenführung optischer Signale. Sie werden in öffentlichen und privaten Glasfasernetzen zur passiven Verteilung und Punktverbindung für die optische Datenübertragung (Telefonie, Kabelfernsehen usw.) eingesetzt.
Weitere Anwendungsgebiete optischer Koppler sind Messgeräte, Messinstrumente und Sensortechnik.

Eigenschaften
Fusionskoppler zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

- Alle Faserkomponenten weisen eine geringe Einfügedämpfung auf.
- Hohe Rückflussdämpfung und Richtwirkung.

-
Gute Leistung in wellenlängenselektiven oder Breitbandanwendungen.
- Hohe thermische und mechanische Stabilität
. - Freie Wahl des Kopplungsverhältnisses (1…50 %) und des Bifurkationsniveaus.
- Fertigung nach Kundenspezifikation.

Herstellungsverfahren
: Fusionskoppler werden im FBT-Verfahren (Fused Biconical Taper) hergestellt. Dabei entstehen die Kopplungszonen durch gleichzeitiges Verschmelzen und Verbinden der optischen Fasern (siehe Abbildung 1).
Das Basismaterial ist eine Singlemode-Faser mit einer Acrylat-Schutzschicht (Primärschicht, typischer Durchmesser 250 mm). Zur Herstellung eines Kopplers mit zwei Ausgängen wird zunächst ein kleiner Teil der Schutzschicht von beiden optischen Fasern entfernt. Die abisolierten Bereiche werden sorgfältig gereinigt, parallel ausgerichtet und fixiert. Durch das anschließende gleichzeitige Verschmelzen und Verbinden kann Licht von einem Kern in den anderen eingekoppelt werden. So bilden die beiden Fasern eine durchgehende Glasfaserverbindung, die – anders als bei einer Klebeverbindung – nicht durch das Spleißen unterbrochen wird. Der Verschmelzungsprozess wird durch hochentwickelte Messgeräte gesteuert, die simultane Messungen ermöglichen. Dadurch kann der Ziehvorgang an jeder beliebigen Stelle unterbrochen und somit der Kopplungsgrad des Eingangssignals in der zweiten Faser, das sogenannte Kopplungsverhältnis, kontrolliert werden (Abbildung 2).
Nach dem Fusionsprozess wird der Koppler mithilfe eines Spezialklebers mit einem Quarzsubstrat imprägniert (Abbildung 3). Das Substrat mit dem Koppler wird in ein Metallrohr eingesetzt, dessen Enden mit Silikon abgedichtet werden. Nach dieser Verkapselung verfügt der beschriebene Koppler über zwei Eingangs- und zwei Ausgangsfasern (2x2-Koppler). Durch die Terminierung der zweiten Eingangsfaser ohne Reflexion erhält man einen 1x2-Koppler.
Fusionskoppler und Kopplermodule mit einer großen Anzahl von Ports werden als Fusionskoppler bzw. Kopplermodule gefertigt. Fusionskoppler entstehen durch das gleichzeitige Verschmelzen von bis zu vier Fasern (1x4-Koppler). Die Kopplermodule bestehen aus einer Vielzahl einfacher Koppler. Mithilfe dieser einfachen Koppler und speziell entwickelter Gehäuse wird eine Kaskadenstruktur erzeugt, die Kopplermodule mit bis zu 132 Ports ermöglicht (Abbildung 4).

Arten von Kopplern:
Durch die gezielte Steuerung des Verbindungsprozesses und eine spezielle Vorbehandlung der zu verbindenden Fasern lassen sich Koppler mit unterschiedlichen Übertragungs- und Kopplungseigenschaften herstellen. Die Kopplungseigenschaften der verschiedenen Typen in Abhängigkeit von der Wellenlänge sind in den Abbildungen 5 bis 10 dargestellt.
Es gibt Koppler für Anwendungen im Wellenlängenbereich von

Telekommunikation von 1200 nm bis 1700 nm sowie Koppler für Wellenlängen

kürzerer Wellenlänge. Zum Beispiel im sichtbaren Bereich. (Abbildung 11).

Leistungsaufteilung SSC (Standard Singlemode Coupler) Einzelmodenkoppler . Für eine Wellenlänge mit minimaler Abweichung. Zum Beispiel 1310 ± 5 nm (Abbildung 5).

WFC (Wellenlängen-geglättete Koppler).
WFC-Koppler sind Ein-Fenster-Koppler
für einen Wellenlängenbereich optimiert sind und eine konstante Verzweigungsleistung über eine große Bandbreite gewährleisten. Zum Beispiel 1310 ±40 nm (Abbildung 6).
 

WIC (Wellenlängenunabhängige Koppler).
WIC-Koppler sind Zweifensterkoppler, die eine konstante Verzweigungsleistung im zweiten und dritten Fenster (1310±40 und 1550±40 nm) gewährleisten (Abbildung 7).
 

EIC (Extended Wavelength Independent Couplers).
EIC-Koppler sind Zweifensterkoppler, die eine konstante Verzweigungsleistung im zweiten erweiterten Fenster und im dritten Fenster (1310±50 und 1550±75 nm) gewährleisten. (Abbildung 8).

FIC (Full Range Wavelength Independent Couplers)FIC-Koppler sind Dreifachfensterkoppler, die eine konstante Verzweigungsleistung im zweiten, dritten und vierten Fenster (1310±50 und 1550±100 nm) gewährleisten (Abbildung 9).

Wellenlängenmultiplexer
(
WDM)-Koppler werden verwendet, um zwei oder mehr Wellenlängen zu trennen oder zu kombinieren (Abbildung 10).

Single-Mode
Short Wavelength
(Kurzwellenkoppler)
SWC-Koppler sind passive optische Elemente, die die Verteilung und Kombination von optischen Signalen mit Wellenlängen unterhalb des Wellenlängenbereichs der Telekommunikation, d. h. 532±5 nm, ermöglichen (Abbildung 11).

Grundlagen der Technologie:
Wie in Abbildung 12 dargestellt, hängt das Kopplungsverhältnis von der Verbindungslänge und der Betriebswellenlänge ab. Wird der Verbindungsprozess an einem bestimmten Punkt gestoppt, ergibt sich bei dieser Wellenlänge ein bestimmtes Kopplungsverhältnis.
Punkt A markiert einen Standardkoppler mit einem Kopplungsverhältnis von 50 % bei 1550 nm. Wird dieser Koppler bei einer Wellenlänge von 1310 nm betrieben, beträgt das Kopplungsverhältnis etwa 20 %. Punkt B markiert
einen Standardkoppler mit einem symmetrischen Kopplungsverhältnis bei 1310 nm.
Punkt C markiert einen Koppler, der in einem einzelnen Fenster bei 1550 nm arbeitet. An diesem Wendepunkt ist der Koppler weitgehend unempfindlich gegenüber Wellenlängenänderungen. Da diese Eigenschaft jedoch nicht für eine
100%ige Kopplung erforderlich ist, wird eine der Fasern durch chemisches Ätzen oder Vorverbinden vorbehandelt. Dadurch lässt sich der Wendepunkt auf 50 % reduzieren (Abbildung 12, Punkt C).
Punkt D zeigt einen Doppelfensterkoppler. An diesem Schnittpunkt ist die Kopplung für beide Wellenlängen gleich, jedoch asymmetrisch (ca. 10 %). Auch hier wurde ein Schnittpunkt mit asymmetrischem Kopplungsverhältnis durch das Verschmelzen zweier unterschiedlich vorbehandelter Fasern erreicht (Abbildung 12, Punkt D).
Punkt E zeigt einen speziellen Koppler, den bekannten Wellenlängenmultiplexer (WDM). An diesem Punkt werden 100 % des Signals bei 1550 nm und 0 % des Signals bei 1310 nm eingekoppelt. Das bedeutet, dass ein WDM, ähnlich einem Filter, zwei Wellenlängen trennen kann, sodass jeder Ausgang nur eine Wellenlänge überträgt.

Qualitätssicherung:
Jeder Koppler ist anhand seiner Seriennummer identifizierbar. Diese ermöglicht auch die Bestimmung der Fertigungsparameter, des Herstellungsortes und der verwendeten Materialien. Jede Komponente wird einem Dauerfestigkeitstest unterzogen, um die Langzeitstabilität zu gewährleisten. Zusätzlich wurden Bellcore-basierte Langzeittests, wie Lagerung bei feuchter und trockener Hitze, Temperaturwechseltests und mechanische Belastungstests, erfolgreich abgeschlossen.
Alle Koppler sind so konstruiert, dass sie die Telcordia-Tests GR-1209-CORE und GR-1221-CORE sowie die IEC-Spezifikationen erfüllen.
Tabelle I enthält verschiedene Definitionen, Berechnungen und Schemata zu den Parametern für Koppler, Kopplermodule und Wellenlängenmultiplexer.

Technologische Entwicklung und Eigenfertigung:
FOC-Kupplungen werden im Fused Biconical Taper-Verfahren hergestellt. Die Fertigungsprinzipien von FOC reichen bis ins Jahr 1985 zurück. Damals gehörte FOC zu den wenigen Unternehmen mit eigener Entwicklungs- und Fertigungstechnologie. Die Entwicklung von Fertigungstechnologie, Werkzeugen, Automatisierung und Messgeräten wurde von Anfang an als vollständig integrierter Prozess betrachtet. FOC verfügte über umfassendes Know-how und konnte seine Zukunftstechnologie kontinuierlich an die Marktanforderungen anpassen.
In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl neuer Komponenten entwickelt. FOC war das erste Unternehmen, das einige davon auf den Markt brachte und seinen Kunden anbot. Die Produktion bei FOC ist computergestützt und hochautomatisiert. Dies ermöglicht einerseits die Herstellung hochwertiger, reproduzierbarer Standardprodukte. Andererseits erlaubt die technologische Expertise von FOC die Fertigung kundenspezifischer Komponenten und die anschließende Produktionsplanung, um die spezifischen Anforderungen jedes Kunden zu erfüllen.
Seit 1991 wird eine große Anzahl von Fusionskupplungen unter industriellen Bedingungen mit einer Kerntechnologie gefertigt, die sich seither kaum verändert hat. Diese Fertigungstechnologie hat sich über mehr als zehn Jahre im Einsatz in zahlreichen Projekten für verschiedene Kunden als äußerst stabil erwiesen. Unter anderem wurde der Großteil der im Rahmen der OPAL-Projekte der Deutschen Telekom zwischen 1993 und 1995 installierten Koppler mit FOC-Technologie (damals noch unter dem Namen „Kopplerproduktion der Krone AG“ bekannt) hergestellt.
Koppler auf Basis der FOC-Technologie wurden auf vier Kontinenten unter verschiedensten Betriebsbedingungen erfolgreich getestet. Netzbetreiber und andere Kunden in über 20 Ländern setzen FOC-Koppler ein.
Dieser hervorragende Erfolg ist auf die Einhaltung der in Bellcore/Telcordia GR-1221-CORE und Bellcore/Telcordia GR-1209-CORE festgelegten Kriterien zurückzuführen.
Diese Kriterien haben bei der Entwicklung und Produktion von FOC-Kopplern stets höchste Priorität.

Qualitäts- und Prüfdaten:
Von Beginn an wurden umfangreiche Prüfungen zur Qualitätssicherung und Zertifizierung parallel zur Fertigung durchgeführt. FOC bietet individuelle Prüfungen und Kundeneinführungen an. Die ersten Leistungs- und Effizienztests an FOC-Kupplungen datieren aus der Zeit vor 1992. Der aktuellste veröffentlichte Test stammt aus dem Jahr 2006. Diese beinhalten auch eine detaillierte Zusammenfassung der Ergebnisse im Qualifizierungs- und Prüfbericht (QTR). FOC stellt diesen Prüfbericht allen Kunden zur Verfügung.
In den letzten 10 Jahren haben sich Anforderungen, Produkte und Prüfmethoden weiterentwickelt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat FOC seine Prüfungen von Anfang an an die international anerkannte IEC-Norm angepasst. Dies ermöglicht Kunden einfache und nachvollziehbare Vergleiche.
Die Fertigung von FOC basiert heute auf einem robusten ISO-Qualitätsmanagementsystem, das eingeführt wurde, als das Unternehmen noch Teil der Muttergesellschaft Diamond GmbH war. Dadurch kann FOC ein hohes Qualitätsniveau gewährleisten und Fertigungsparameter, Materialien und Produktionsprozesse auf Basis von 10 Jahren Erfahrung nachverfolgen.

Produktpalette
. Somit sind nahezu alle Kupplungstypen von einem einzigen Anbieter erhältlich:

Einmoden- und Multimode-Koppler.
Wellenlängenabhängige und wellenlängenunabhängige Koppler.
Leistungsaufteilungskoppler und Multiplexer (WDM).
Symmetrische und asymmetrische Koppler.
Direktfusionskoppler mit 2, 3 und 4 Fasern und Kopplermodule.
Koppler für Telekommunikationswellenlängen und Koppler für spezielle Wellenlängen (Kurzwellenkoppler).
Dämpfungsglieder.
Koppler für Signal- und Energieübertragung.

Das Produktsortiment von FOC beschränkt sich jedoch nicht auf Komponenten auf Basis von Steckverbindertechnologie. FOC fertigt auch Steckverbinder gemäß allen erforderlichen Marktstandards und produziert und vertreibt Verteileranlagen und Gehäuse. Somit kann FOC alle passiven Leitungen, Übertragungseinrichtungen und zugehörigen Komponenten liefern.
FOC-Komponenten bieten darüber hinaus weitere Vorteile wie:

Reduzierte Einfügedämpfung durch Optimierung des Wärmeausdehnungskoeffizienten aller verwendeten Materialien, angepasst an den Ausdehnungskoeffizienten der Glasfaser.
Vermeidung vorzeitigen Ausfalls durch 24-stündige Thermoschockprüfung aller Komponenten vor der Messung.
Überprüfung der Messungen und Gewährleistung der optischen Eigenschaften bei den vom Kunden spezifizierten Wellenlängen.
Hohe mechanische Festigkeit und Wärmekapazität durch strikte Einhaltung vorgegebener Bruchpunkte, erreicht durch einen faserangepassten Fertigungsprozess und die Inline-Komponentenfertigung, d. h. ohne Kupplungen, Zwischenkomponenten oder ähnliche Bauteile.

Im unwahrscheinlichen Fall eines Defekts garantiert FOC darüber hinaus sofortigen Service und schnellen Austausch der garantierten Teile und bietet eine schnelle Lieferung an.

Weitere Informationen oder ein Angebot

José Céspedes, kaufmännischer Leiter von CENVALSA