Entwicklung und Realisierung eines optischen 2x2-Schalters für Single-Mode-Lichtwellenleiter

Zusammenfassung: Der hier vorgestellte 2x2-Schalter für Single-Mode-Lichtwellenleiter wurde im Rahmen einer Studienarbeit am Institut für Elektromechanische Konstruktionen entwickelt. Über Lichtwellenleiter werden heute Daten mit hohen Übertragungsraten versandt. Um Daten von einer Leitung auf eine andere umzuschalten, werden optische Schalter verwendet. Diese Arbeit befasst sich mit Faserschaltern, bei denen die Lichtwellenleiter mechanisch bewegt werden um eine Kopplung des Lichts zu erreichen. Diese Faserschalter sind in der Regel kompliziert aufgebaut und erfordern eine sehr genaue Positionierung und Justierung der Fasern und ihrer Schieber. Die Innovation dieser Aufgabe liegt darin, einen Faserschalter zu entwickeln, der auf einem möglichst einfachen Prinzip beruht und bei dem diese aufwendigen Positionier- und Justierarbeiten entfallen. Dies geschieht hier mit mechanischen Anschlägen, an denen die Fasern in eine definierte Position zueinander gebracht werden. Beim ersten Schaltzustand werden die Fasern mit zwei Schiebern in einem Winkel einmal von der Seite und dann von oben fixiert. Beim zweiten Zustand wird zunächst von oben und dann von der Seite fixiert. Die Schaltzustände werden dabei über zwei bistabile Hubmagneten realisiert, die die zwei Schieber bewegen. Die Schieber haben ein Profil, mit dem sie zum einen in einem ebenfalls profillierten Winkel geführt werden und zum anderen durch ein Ineinandergreifen der Schieberprofile senkrecht zueinander geführt sind. Diesem Prinzip voran gingen umfangreiche Untersuchungen zum Schaltprinzip. Hierzu sind verschiedene Tests und Messungen durchgeführt worden, mit denen gezeigt werden kann, dass die geforderte Einfügedämpfung IL = 1dB in der Koppelstelle erreicht werden kann. Die Forderung der Rückflussdämpfung RL = 50dB kann nicht erfüllt werden, die Gründe hierfür werden ausführlich diskutiert und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Ergebnisse der Voruntersuchungen führen zu dem gewählten Prinzip. Da zum Abgabetermin des Berichts der eigentliche Prototyp noch nicht ganz fertig gestellt ist, werden hier die Voruntersuchungen ausführlich beschrieben. Die Auswertung der Ergebnisse lässt darauf schließen, welche Erwartungen an den Prototyp gestellt werden können