Abbildung 1: Leistungskopplung zwischen einer Einmodenfaser und einer individuellen Mode einer Vielmodenfaser ohne optischen Gitter (a) und mit optischen Gittern verschiedener Periodenlängen (b-d) als Funktion der Kopplerlänge

Um in Zukunft mit dem rasant wachsendem Bedarf an Übertragungsbandbreite schritthalten zu können, wird gegenwärtig verstärkt an neuen Glasfasertechnologien wie dem Spatial Division Multiplexing (SDM) geforscht. Eine Form des SDM basiert auf der Nutzung von parallelen Übertragungskanälen, welche sich aus den einzelnen Transversalmoden einer Vielmodenfaser zusammensetzen (Multimode Division Multiplexing) und im idealen Fall die Übertragungskapazität um den Faktor geführter Moden erhöht.

Die Nutzung von individuellen Transversalmoden einer Vielmodenfaser setzt jedoch die effiziente Kopplung von individuellen Transversalmoden voraus. Hier ist besonders ein robuster, kosteneffizienter und faserbasierter Koppler gefragt, welcher eine hohe Transversalmodenselektivität, ein geringes Transversalmodenübersprechen und eine geringe transversalmodenabhängige Dämpfung besitzt. Gegenwärtige Faserkoppler können diese Anforderungen nur bedingt erfüllen. Daher ist die Erforschung und Demonstration neuer geeigneter Kopplerkonzepte von großem Interesse. Das Konzept des neuen Faserschmelzkopplers beruht auf einem Evaneszenzfeldkopper bestehend aus einer optischen Einmodenfaser mit eingebrachtem optischem Gitter sowie einer optischen Vielmodenfaser. Wesentliches Merkmal des neuen Kopplers ist die selektive Transversalmodenkopplung mittels des optischen Gitters.

Mit Hilfe des Gitters werden die asymmetrischen Ausbreitungseigenschaften der Ein- und Vielmodenfaser angepasst und somit kann gezielt zwischen einer beliebigen Transversalmode der Vielmodenfaser und der Grundmode der Einmodenfaser gekoppelt werden. Der wesentliche Vorteil des neuartigen Faserschmelzkopplers gegenüber herkömmlichen transversalmodenselektiven Kopplerstrukturen ist, dass individuelle Transversalmoden beliebiger Ordnung der Vielmodenfaser sich gezielt über das optische Gitter mit der Grundmode der Einmodenfaser koppeln lassen bei gleichzeitig geringem Übersprechen in benachbarte Transversalmoden der Vielmodenfaser.

.Der zu erforschende Faserschmelzkoppler soll in unterschiedlichen Bereichen neue Anwendungsfelder erschließen. Diese sind in der optischen Kommunikationstechnik, speziell im Hinblick auf das Modenmultiplexing und faseroptische MIMO (Multiple Input Multiple Output) Systeme, oder in der Faserlasertechnik, um beispielsweise transversalmodenselektiv in Large Mode Area Fiber (LMAF) zu koppeln.