Effiziente Faserkopplung mit Gradientenindex-Stablinsen

In der optischen Verbindungstechnik ist bei der Kopplung der Lichtquelle in die optische Faser eine hohe Effizienz notwendig. In gängigen Systemen werden zu diesem Zweck Fokussierlinsen und eine entsprechend aufwändige Justiermechanik verwendet. In der Mikrooptik werden wegen ihrer guten Abbildungsqualität häufig auch Gradientenindex-Stablinsen (GRIN-Stablinsen) eingesetzt. Im hier vorgestellten Konzept verwenden wir GRIN-Stablinsen mit einem Durchmesser, der dem der Faser entspricht. Hierdurch wird der Justieraufwand erheblich reduziert. Für die Optimierung der Koppelparameter haben wir unter Benutzung der ABCD-Matrixtheorie einen Satz einfacher analytischer Beziehungen zwischen Stablänge, GRIN-Parametern und numerischer Apertur von Faser und Quelle entwickelt. Anhand dieser Herleitungen wird die Koppeleffizienz durch Auswahl passender Stablinsen optimiert. Die Abbildungsformeln, die auf paraxialer Strahlenoptik beruhen, wurden mit ZEMAX-Simulationen hinsichtlich ihrer Genauigkeit untersucht. Zur Bestätigung des Konzepts wurden erste Experimente durchgeführt.