CH694707A5 - Einrichtung zur Erzeugung paralleler kollimierter Strahlenbuendel aus fasergekoppelten Laserdioden und Verfahren zu ihrer Herstellung. - Google Patents

Description

  



   kollimierter Laserstrahlenbündel, die aus fasergekoppelten Laserdioden  bereitgestellt werden. Derart präzise parallel und kollimiert justierte  Laserstrahlenbündel werden vorzugsweise in Laser-Doppler-Geräten  als Sendestrahlen zur Beleuchtung von bewegten streuenden Teilchen  verwendet. Die Güte der Kollimation ist Voraussetzung für eine hohe  Messgenauigkeit. 



   Seit der Einführung des Lasers haben sich Laser-Doppler-Messgeräte,  wie Laser-Doppler-Anemometer (LDA), -Velocimeter (LDV), -Vibrometer  und -Interferometer, als Messverfahren für Geschwindigkeit und Länge  zielstrebig entwickelt. Dabei werden bewegte Messobjekte von einem  Laserstrahl beleuchtet und die durch den Dopplereffekt erzielte Frequenzverschiebung  des Streulichts ausgewertet. Besonders das sogenannte Kreuzstrahlprinzip  hat sich als Laser-Doppler-Messaufbau aufgrund seiner relativen Unempfindlichkeit  gegenüber Fehljustierungen durchgesetzt. Die Messgenauigkeit solcher  Anordnungen hängt jedoch neben der Konstanz der Wellenlänge auch  noch wesentlich von der Krümmung der Wellenfronten der beiden Sendestrahlen  im Messvolumen ab. Diesen Sachverhalt beschreiben F. DURST et al.  in Appl.

   Opt 18 (1979) 4, S. 516-524, "Influence of Gaussian beam  properties on laser Doppler Signals". Ideal ist deshalb - wegen der  Ebenheit der Wellenfronten in der Lasertaille - eine exakte Abbildung  der Lasertaillen der fokussierten Sendestrahlen in das Messvolumen.  Wird ein Gaslaser als Lichtquelle verwendet, kann dessen natürliche  geringe Divergenz ausgenutzt werden, um die beiden über einen Strahlteiler  erzeugten Sendestrahlen mit einer Sammellinse (Sendelinse) im Messvolumen  zu überlagern. 



   Mit der Entwicklung der Laserdioden und deren zunehmend höherer Lebensdauer  und Leistung werden diese immer häufiger in Laser-Doppler-Geräten  eingesetzt. Die grosse Asymmetrie der Laserdiodenstrahlung und der  grosse Öffnungswinkel (numerische Apertur) führen jedoch zu grossen  Schwierigkeiten bei der Erzeugung eines Gaussstrahles. Eine solche  Strahltransformation ist normalerweise nur mit    aufwendigen mehrlinsigen  Systemen möglich. Aus diesem Grund geht man zunehmend zur Übertragung  von zwei Sendestrahlen mit polarisationserhaltenden Monomodefasern  über, zumal fasergekoppelte Laserdioden verfügbar sind, die die Sendestrahlen  in einen Gaussstrahl transformieren. Diese Strahlführung ermöglicht  gleichzeitig eine kompakte Anordnung und eine galvanische Trennung  von Elektronik und optischer Sonde. 



   In seinem Aufsatz "Anwendungen von Halbleiterbauelementen in der  Laser-Doppler-Anemometrie, Teil II" (Laser Magazin 6/91, S. 8-15)  zeigt C. TROPEA eine optische Anordnung, bei der die Empfangslinse  Bohrungen aufweist, durch die der Sendestrahl ungehindert hindurchgeführt  wird. Dabei verwendbare grössere Durchmesser der Empfangslinse verbessern  das Streulichtsignal. Jede Sendefaser wird hierbei in einer Ferrule  verkittet, wobei diese Ferrulen-Faser-Anordnung mit einem Schrägschliff  versehen werden muss, um eine Rückreflexion in die Faser zu unterdrücken.  Schon wegen des schrägen Lichtaustritts erfordert eine solche Anordnung  eine aufwendige Justierung der Kollimationsoptik zu den Faserausgängen,  um die beiden Sendestrahlen zu kollimieren, exakt ins Messvolumen  abzubilden und diesen Zustand zu fixieren.

   Auch die gewählte Anwendung  von zwei separaten Kollimationslinsen kann wegen der hohen Justieranforderungen  (in zweimal 3 Translations- und 3 Rotationsfreiheitsgraden) keine  ausreichende Stabilität und Reproduzierbarkeit des justierten Zustandes  bringen, so dass zum Teil erhebliche Einschränkungen der Messgenauigkeit  eingerechnet werden müssen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Möglichkeit  zur Erzeugung paralleler kollimierter Strahlenbündel aus fasergekoppelten  Laserdioden zu finden, die die hohen Anforderungen an den Kollimationszustand  von Sendestrahlen in Laser-Doppler-Anordnungen erfüllt und einfach  justierbar ist. Die Erfindung ist weiterhin darauf gerichtet, Verfahren  für eine reproduzierbare Herstellung einer solchen Einrichtung zur  Erzeugung kollimierter Laserstrahlenbündel anzugeben. 



     Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einer Einrichtung zur Erzeugung  paralleler kollimierter Strahlenbündel aus einer fasergekoppelten  Laserdiode, die bei Überlagerung in einem Messvolumen mittels einer  Sendeoptik geeignet sind zur Objektbeleuchtung in Laser-Doppler-Geräten,  dadurch gelöst, dass eine Faserfixiereinrichtung und ein Linsenarray  in einer Verbindungsebene flächig miteinander in Kontakt sind, dass  die Faserfixiereinrichtung eine planparallele Platte ist und mindestens  zwei Ausnehmungen, die paarweise symmetrisch bezüglich einer durch  die Sendeoptik vorgegebene optische Achse angeordnet sind, zur Aufnahme  der von der Laserdiode durch Verzweigung bereitgestellten Sendefasern  aufweist, wobei die Sendefasern orthogonal und starr in der Platte  derart befestigt sind, dass die Faserendflächen exakt mit der Verbindungsebene  übereinstimmen,

   und dass das Linsenarray aus einer planparallelen  Trägerplatte mit starr befestigten Kollimationslinsen besteht, wobei  die Anzahl der Kollimationslinsen sowie deren Lage mit der Anzahl  und Position der zugeführten Sendefasern in der Faserfixiereinrichtung  und den Parametern der nachfolgenden Sendeoptik in Übereinstimmung  ist und die optische Weglänge durch die Trägerplatte bis zur Kollimationslinse  durch Einstellen der Dicke der Trägerplatte an die Apertur der Sendefasern  und die Brennweite der Sendeoptik so angepasst ist, dass die Lasertaillen  der durch die Sendeoptik fokussierten Strahlenbündel bei der Überlagerung  im Messvolumen zusammenfallen. 



   In der Faserfixiereinrichtung ist vorteilhaft mittig zwischen den  Sendefasern und entlang der durch die Sendeoptik vorgegebenen optischen  Achse eine weitere Lichtleitfaser als Empfangsfaser zur Licht-übertragung  auf einen Empfänger vorgesehen, wobei an Messobjekten im Messvolumen  gestreutes Licht über die Sendeoptik und eine gleichwertige Empfangsoptik  auf das Faserende der Empfangsfaser abgebildet wird. Die Empfangsoptik  weist in diesem Fall zweckmässig Durchbrüche zum Durchlass der Sendestrahlenbündel  auf. 



   In einer vorteilhaften Gestaltung sind die Faserfixiereinrichtung  und das Linsenarray aus einer einheitlichen planparallelen Platte  gefertigt, wobei die Verbindungsebene durch hochgenaue Ausnehmungen  einerseits von der Plattenvorderseite für die Faserfixierung und  andererseits von der Plattenrückseite für die Linsenfassung definiert  wird. Dabei reichen die Ausnehmungen für die Linsenfassung mit    verringertem Durchmesser bis an die Verbindungsebene heran, wobei  die Laserstrahlenbündel aus den Sendefasern in den Luftraum der jeweiligen  Ausnehmung austreten und von der Kollimationslinse kollimiert werden.  Um eine komplizierte Justage der Kollimationslinsen zu vermeiden,  werden vorzugsweise Kugellinsen verwendet. 



   In einer weiteren vorteilhaften Variante sind die Faserfixiereinrichtung  und das Linsenarray mittels einer brechzahlangepassten Kittschicht  starr miteinander verbunden. Bei dieser Gestaltung sind die Kollimationslinsen  des Linsenarrays vorzugsweise in Form von Plankonvexlinsen mit ihrer  Planfläche auf der im Lichtweg rückseitigen Oberfläche der Trägerplatte  aufgekittet. Dazu sind sowohl die Faserfixiereinrichtung als auch  das Linsenarray für ihre Verkittung in der Verbindungsebene zweckmässig  geschliffen und poliert, wobei somit in der Faserfixiereinrichtung  alle Faserenden exakt in einer Ebene angeordnet sind und im Linsenarray  die optische Weglänge des Verbundes aus Kittschicht, Trägerplatte  und Linsenkittschicht bis zur Kollimationslinse einstellbar ist. 



   Es erweist sich weiterhin als vorteilhaft, wenn die Faserfixiereinrichtung  eine planparallele Platte ist, die entlang einer Geraden im Wesentlichen  hälftig geteilt ist, mindestens eine der Teilplatten entlang der  Trennfläche Nuten aufweist, die orthogonal zu den Plattenoberflächen  angeordnet und so bemessen sind, dass die Fasern beim anschliessenden  Zusammenfügen und Verkleben der Teilplatten spielfrei durch die Teilplatten  arretiert sind. Vorteilhafte Formen der Nuten sind rechteckige, keilförmige  oder trapezförmige Nuten. 



   Bei der Anwendung der erfindungsgemässen Kollimationseinrichtung  in einem Laser-Doppler-Gerät (z.B. einem Anemometer) sind die Sendefasern  vorzugsweise aus einem integriert-optischen Chip ausgekoppelt, dessen  Eingang von der fasergekoppelten Laserdiode gespeist wird und auf  dem ein Verzweiger sowie ein Phasenmodulator zur Frequenzverschiebung  zwischen den beiden Lichtwellen der Sendefasern vorhanden sind. 



   Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Herstellung  einer Einrichtung zur Erzeugung paralleler kollimierter Strahlenbündel  aus einer    fasergekoppelten Laserdiode, die bei Überlagerung in  einem Messvolumen mittels einer Sendeoptik geeignet sind zur Objektbeleuchtung  in Laser-Doppler-Geräten, dadurch gelöst, dass die Kollimationseinrichtung  in zwei wesentlichen Teilprozessen, der Fertigung einer Faserfixiereinrichtung  und eines Linsenarrays, hergestellt wird, dass zum Herstellen des  Linsenarrays in eine planparallele Platte tubusförmige Ausnehmungen  zur Fassung von Kollimationslinsen eingebracht werden, wobei die  Positionen und die Tiefe der Ausnehmungen an die Parameter der verwendeten  Sendefasern und Sendeoptik so angepasst werden,

   dass die in die parallel  liegenden tubusförmigen Ausnehmungen eintretenden Laserstrahlenbündel  über die Sendeoptik genau mit ihren Lasertaillen im Messvolumen zur  Überlagerung gebracht werden und durch die einheitliche Tiefe der  tubusförmigen Ausnehmungen eine zur Oberfläche der planparallelen  Platte parallele Verbindungsebene erzeugt wird, die die Berührungsfläche  zur Faserfixiereinrichtung darstellt, dass zur Fertigung der Faserfixiereinrichtung  in eine planparallele Platte Ausnehmungen zum genauen Fixieren von  mit der Laserdiode gekoppelten Sendefasern eingebracht werden, die  ein reproduzierbares Arretieren der Faserendflächen in der Verbindungsebene  gewährleisten, wobei die Positionen der Ausnehmungen zu den Achsen  der tubusförmigen Ausnehmungen derart ausgerichtet werden,

   dass die  Achsen der Sendefasern mit den Tubusachsen übereinstimmen und die  Sendefasern jeweils in der Verbindungsebene in die tubusförmigen  Ausnehmungen einmünden, in einer ersten vorteilhaften Ausführung  des Verfahrens werden Faserfixiereinrichtung und Linsenarray aus  einer einheitlichen planparallelen Platte hergestellt, wobei die  Ausnehmungen der beiden Komponenten von unterschiedlichen Seiten  der planparallelen Platte eingebracht werden und sich in einer virtuellen  Verbindungsebene berühren. Die Ausnehmungen zur Aufnahme der Fasern  werden jeweils vorzugsweise als doppelte Zylinder ausgeführt, wobei  ein kleinerer Zylinderdurchmesser, der die Verbindungsebene berührt,  nur den Faserkern aufnimmt und gegenüber einem grösseren Zylinderdurchmesser  als Anschlag bei der Einbringung der Fasern fungiert.

   Zur Herstellung  der Ausnehmungen kann vorteilhaft ein sogenanntes LIGA-Verfahren  eingesetzt werden, bei dem dreidimensionale Mikrostrukturen durch  Aufeinanderfolge von     Li thographie mit Synchrotronstrahlung (Röntgentiefenlithographie),  G alvanoformung und  A bformtechnik mit Kunststoffen hergestellt  werden. In einer zweiten vorteilhaften Verfahrensvariante werden  Faserfixiereinrichtung und Linsenarray aus zwei unterschiedlichen  planparallelen Platten hergestellt, wobei die beiden unterschiedlichen  Platten bezüglich der Faserachsen und der Achsen der tubusförmigen  Ausnehmungen aufeinander abgestimmt hergestellt, in der Verbindungsebene  zueinander ausgerichtet und miteinander verklebt werden. 



   Erfindungsgemäss wird die Aufgabe weiterhin bei einem Verfahren zur  Herstellung einer Einrichtung zur Erzeugung paralleler kollimierter  Strahlenbündel aus einer fasergekoppelten Laserdiode, die bei Überlagerung  in einem Messvolumen mittels einer Sendeoptik geeignet sind zur Objektbeleuchtung  in Laser-Doppler-Geräten, dadurch gelöst, dass die Kollimationseinrichtung  in zwei wesentlichen Teilprozessen, der Fertigung einer Faserfixiereinrichtung  und eines Linsenarrays, hergestellt wird, dass zur Fertigung des  Linsenarrays auf eine planparallele Trägerplatte plankonvexe Kollimationslinsen  aufgekittet werden, wobei deren Position und Brennweite an die Parameter  des einfallenden Strahlenbündels und der nachfolgenden Sendeoptik  so angepasst ist,

   dass von den Kollimationslinsen kollimierte Laserstrahlenbündel  über die Sendeoptik im Messvolumen mit ihren Lasertaillen zur Überlagerung  gebracht werden, und die den aufgekitteten Kollimationslinsen gegen-überliegende  Oberfläche der Trägerplatte als Verbindungsebene zum Verbinden des  Linsenarrays mit der Faserfixiereinrichtung verwendet wird, wobei  zur Einstellung der für die definierte Überlagerung der Laserstrahlenbündel  im Messvolumen geeigneten optischen Dicke aus Trägerplatte, Kollimationslinse  und dazwischen liegender Kittschicht die besagte Oberfläche der Trägerplatte  flächig abgeschliffen wird, bis die notwendige Dicke erreicht ist,  dass zur Herstellung der Faserfixiereinrichtung in eine weitere planparallele  Platte durchgängige Ausnehmungen zur genauen Fixierung von mit der  Laserdiode gekoppelten Sendefasern eingebracht werden,

   die ein orthogonales  Arretieren der Sendefasern bezüglich der Plattenoberfläche in den  Ausnehmungen gewährleisten, wobei die Positionen der Ausnehmungen  zu den Achsen der Kollimationslinsen derart ausgerichtet werden,  dass die Achsen der Sendefasern mit denen der Kollimationslinsen  übereinstimmen, die Sendefasern    jeweils in die Ausnehmungen eingeschoben,  wobei die durch die rückseitige Plattenoberfläche vorgegebene Verbindungsebene  von den Sendefasern durchstossen wird, sowie anschliessend verklebt  und die überstehenden Enden der Sendefasern bis auf die rückseitige  Plattenoberfläche als Verbindungsebene abgeschliffen werden und dass  die Faserfixiereinrichtung und das Linsenarray mit ihren als Verbindungsebenen  definierten Plattenoberflächen zusammengefügt und verkittet werden,

    wobei die Faserachsen mit den Achsen der Kollimationslinsen in Übereinstimmung  gebracht werden. 



   Es erweist sich bei der Ausnutzung von an Objekten rückgestreutem  Licht als Vorteil, mittig zwischen den Ausnehmungen für die Sendefasern  eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme einer Empfangsfaser einzubringen.  Für sämtliche Ausnehmungen in der Faserfixiereinrichtung stehen unterschiedliche  Möglichkeiten der Einbringung in die planparallele Platte zur Verfügung.  Zum einen können die Ausnehmungen durch Laserbohren eingebracht werden,  wobei diese zweckmässig zylindrisch oder konisch ausgeführt werden.  Bei geeigneter Wahl des Zylinderdurchmessers (als Kompromiss zwischen  passgenauer Faserführung und zuverlässiger Einbringung der Faser  mit Klebstoff) wird mit der Verklebung des Fasermantels zugleich  eine Zugentlastung erreicht.

   Für bestimmte Bedingungen der Faserbeanspruchung  zeigt es sich als Vorteil, den Faserkern separat in der planparallelen  Platte zu verkleben, indem die Ausnehmung als doppelter Zylinder,  der zum einen dem Kerndurchmesser und zum anderen dem Manteldurchmesser  der Faser angepasst ist, ausgeführt wird. Für die Einklebung wird  der Faserkern am Faserende freigelegt. 



   Im konischen Fall werden die Ausnehmungen vorzugsweise mit ihrem  grossen Durchmesser grösser als der Aussendurchmesser der Sendefasern  ausgeführt und mit ihrem kleinen Durchmesser in der Verbindungsebene  an den Aussendurchmesser der Sendefasern angepasst, wobei sich wie  bei zylindrischer Ausnehmung die Zugentlastung ergibt und die Montage  vereinfacht wird. Soll auch hier der Faserkern extra arretiert sein,  ist der kleine Konusdurchmesser auf den Kerndurchmesser abzustimmen  und das Faserende entsprechend zu entmanteln. Weiterhin wird mit  dieser Massnahme eine automatische Zentrierung der Fasern erreicht.                                                            



     Eine besonders zuverlässige und genaue Justierung der Sendefasern  in der Faserfixiereinrichtung geschieht durch Teilen der verwendeten  planparallelen Platte senkrecht zu den Plattenflächen, Einbringen  von Nuten zur Aufnahme der Fasern in mindestens eine der Trennflächen  und Zusammenfügen der Trennflächen nach dem Einlegen der Fasern in  die Nuten. Dabei werden die Nuten vorteilhaft keil- oder trapezförmig  angefertigt und so bemessen, dass beim Zusammenfügen der Teilplatten  die eingelegten Fasern im Wesentlichen spielfrei eingeschlossen und  zusätzlich verklebt werden. 



   Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass die Justierung und  Fixierung von Fasern aus fasergekoppelten Laserdioden bezüglich der  notwendigen Kollimationslinsen und einer nachfolgenden fokussierenden  Optik nur dadurch vereinfacht und reproduzierbar durchgeführt werden  können, wenn die Anzahl der notwendigen Justierfreiheitsgrade (für  zwei Sendefasern: zweimal drei Translations- und drei Rotationsfreiheitsgrade)  deutlich reduziert wird.

   Dazu wird gemäss der Erfindung - abgestimmt  auf das fokussierende optische System (Sendeoptik) und die Parameter  der verwendeten Fasern - ein Verbundsystem aus einer Faserfixiereinrichtung  und einem Linsenarray innerhalb enger Fertigungstoleranzen vorgeschlagen,  mit dem Translations- und Rotationsfreiheitsgrade der Fasern und  der Kollimationslinsen untereinander sowie der Faserenden und der  Kollimationslinsen zueinander entfallen, so dass lediglich ein Rotationsfreiheitsgrad  und zwei Translationsfreiheitsgrade für den konkreten Einsatzfall  (z.B. in einem Laser-Doppler-Anemometer) mechanisch-optisch justiert  werden müssen.

   Durch einfache Herstellungsschritte, bei denen Fertigungstoleranzen  klein gehalten oder nachträglich (z.B. durch Planschleifen) korrigiert  werden können, wird bei Herstellung und Justierung der erfindungsgemässen  Kollimationseinrichtung eine sehr grosse Reproduzierbarkeit erreicht.                                                          



   Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht die Erzeugung paralleler  kollimierter Strahlenbündel aus fasergekoppelten Laserdioden, die  die hohen Anforderungen an den Kollimationszustand von Sendestrahlen  in Laser-Doppler-Anordnungen erfüllen, und ist einfach justierbar.  Die Erfindung gewährleistet weiterhin eine    reproduzierbare Justierung  bei der Herstellung einfacher Verbundkomponenten für die Ankopplung  von Lichtleitfasern und Kollimationslinsen. 



   Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher  erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:      Fig. 1: ein Optikschema  eines Kreuzstrahl-LDA gemäss dem Stand der Technik,     Fig. 2:  ein erfindungsgemässes Optikschema zur Erzeugung von kollimierten  Sendestrahlen mit einem Verbund aus zwei planparallelen Platten zur  Faser-fixierung und zur Anordnung der Kollimationslinsen,     Fig.

    3: ein erfindungsgemässes Optikschema zur Erzeugung von kollimierten  Sendestrahlen mit einer einheitlichen planparallelen Platte,     Fig. 4: ein vollständiges Optikschema zur Anwendung der erfindungsgemässen  Einrichtung in einem LDA,     Fig. 5: eine Variante der Faserfixiereinrichtung  mit konischen Ausnehmungen zur Aufnahme von vier Sendefasern und  einer Empfangsfaser,     Fig. 6: eine Variante der Faserfixiereinrichtung  mit zylindrischen Ausnehmungen zur Aufnahme von zwei Sendefasern  und einer Empfangsfaser,     Fig. 7: eine Variante zur Gestaltung  der Faserfixiereinrichtung aus zwei Teilplatten mit Nuten zur Aufnahme  der Fasern.  



   Zur besseren Herausarbeitung der Erfindung ist in Fig. 1 ein dem  Stand der Technik entsprechendes Schema für ein faseroptisches Laser-Doppler-Anemometer  (LDA) nach dem Kreuzstrahl-Prinzip unter Ausnutzung des von bewegten  Objekten rückgestreuten Lichts dargestellt. Die von einer fasergekoppelten  Laserdiode 1 ausgehende Lichtleitfaser 3 wird dabei in einen Lichtteiler-  und Modulatorbaustein 2 geführt, der das Licht in zwei Sendefasern  31 aufteilt und eine Frequenzdifferenz zwischen beiden Sendefasern  31 erzeugt. Die Sendefasern 31 sind polarisationserhaltende Monomodefasern  mit beliebiger Länge, so dass die nachfolgenden Elemente in einem  handlichen Sondenkopf zusammengefasst werden können. Die Enden der  Sendefasern 31 werden zu ihrer hochgenauen Justierung in sogenannten  Ferrulen 41 gefasst.

   Um Rückreflexionen an der    Faser-endfläche  zu vermeiden, ist jede Ferrule am Ende mit einem Schrägschliff versehen,  wobei sich der in dem vergrösserten Kreisausschnitt (übertrieben)  dargestellte Strahlverlauf ergibt. Das divergent austretende Strahlenbündel  wird an der schrägen Faser-endfläche gebrochen und verlässt also  unter dem gekennzeichneten Winkel zur Faserachse die Sendefaser 31.  Folglich ist für die Erzeugung eines kollimierten Sendestrahlenbündels  61 auch die Achse der Kollimationsoptik 51 leicht geneigt angeordnet  und erschwert die Justierung der gesamten Freistrahloptik erheblich.  Daran verbessert auch die kompakte Optikeinheit aus parametergleicher  Sendeoptik 71 und Empfangsoptik 72 nur wenig.

   Die Empfangsoptik 72,  die zur Aufnahme von möglichst viel Streulicht grösser als der Abstand  der Sendestrahlen 31 sein soll, weist Durchbrüche zum unbeeinflussten  Durchlass der Sendestrahlen 31 auf. Damit ergeben sich sehr strenge  Anforderungen an den Kollimationszustand der Sendestrahlen 31 sowie  die Justierung der Sendestrahlenbündel im Messvolumen 8, dem Kreuzungspunkt  der Strahlen beim danach benannten Kreuzstrahlprinzip. Diese Anforderungen  machen die Justierung aufgrund der Vielzahl der erforderlichen Einzeljustierungen  (Ferrulen 41 mit Achsenverkippung zu Kollimationslinsen 51 und zu  den Sende- und Empfangsoptiken 71 und 72) und der Anzahl der Freiheitsgrade  jedes einzelnen Elements (3 Translations- und 3 Rotationsfreiheitsgrade)  sehr aufwendig, störanfällig und kaum reproduzierbar. 



   Beim meist verwendeten und in Fig. 1 dargestellten Rückstreuprinzip  wird im Messvolumen 8 durch Streuung an bewegten Objektteilchen eine  Intensitätsmodulation erzeugt. Über die Sendeoptik 71 und die Empfangsoptik  72 wird dieser zeitliche Intensitätsverlauf als fokussiertes Streulicht  62 auf die ebenfalls von einer Ferrule 41 gehalterten Empfangsfaser  32 abgebildet. Mittels der Empfangsfaser 32, einer Multimodefaser,  wird der Empfänger 9, der häufig eine Avalange-Photodiode (APD) beinhaltet,  mit dem intensitätsmodulierten Streulicht beaufschlagt und eine Auswerteeinheit  zur Auswertung von Dopplerfrequenzverschiebungen zur Bestimmung von  Dopplerfrequenz und abgeleiteter Grössen, wie Geschwindigkeit oder  Länge der Bewegung, veranlasst. 



   Dem gegenüber ist die Erfindung - bei gleichem Prinzipaufbau (Kreuzstrahl-Prinzip)  eines beliebigen Laser-Doppler-Messgerätes - speziell darauf gerichtet,  die kritische    Justierung zwischen den Enden der Sendefasern 31  und den Kollimationslinsen 51 zu vereinfachen und die Anzahl der  Justierfreiheitsgrade zu verringern. Eine erfindungsgemässe Einrichtung  zur Erzeugung paralleler kollimierter Strahlenbündel besteht in ihrem  Grundaufbau - wie in Fig. 2 dargestellt - aus einer Faserfixiereinrichtung  4 und einem Linsenarray 5, die in einer Verbindungsebene 45 starr  miteinander verbunden sind.

   Die Besonderheit der Faserfixiereinrichtung  4 liegt darin, dass für alle Sendefasern 31 eine planparallele Platte  42 vorgesehen ist, in die orthogonal durchstossende Ausnehmungen  43 masshaltig in Übereinstimmung mit den geometrisch-optischen Abbildungsverhältnissen  der Sendeoptik 71 und den Abmessungen der Sendefasern 31 eingebracht  sind. Die Sendefasern 31 sind orthogonal in der planparallelen Platte  42 so fixiert, dass die Endflächen der Sendefasern 31 exakt mit der  rückseitigen Plattenoberfläche, die zugleich die Verbindungsebene  45 zum Faserarray 5 darstellt, bündig abschliessen. Dieser Justierzustand  wird herstellungstechnisch zunächst durch Einschieben und Verkleben  der Sendefasern 31 mit Überstand der Faserenden und anschliessend  durch Abschleifen der Sendefasern 31 bis auf die Oberfläche der Platte  42 exakt erreicht. 



   Das Linsenarray 5 enthält den Sendefasern 31 in der Faserfixiereinrichtung  4 bezüglich Anzahl und Abstand zugeordnete Kollimationslinsen 51  und besteht in dieser Variante aus einer planparallelen Trägerplatte  52 aus optischem Glas (vorzugsweise Quarzglas), auf die die Kollimationslinsen  51 aufgeklebt sind. Die Kollimationslinsen 51 sind Plankonvexlinsen,  vorzugsweise Halbkugellinsen, die mittels einer Kittschicht 53 mit  der Trägerplatte 52 einen optischen Verbund bilden. Dieser Verbund  ist in seinen Brechzahlen von Trägerplatte 52, Linsenkittschicht  53 und Kollimationslinsen 51 an die Brechzahl der Sendefasern 31  angepasst.

   Eine Kittschicht 54, durch die das Linsenarray 5 starr  mit der Faserfixiereinrichtung 4 verbunden ist, weist ebenfalls eine  auf die Brechzahl der Sendefasern 31 abgestimmte Brechzahl auf, so  dass damit Rückreflexionen an den Faserendflächen weitgehend vermieden  werden. 



   Eine wesentliche Funktion im Linsenarray 5 kommt der optischen Dicke  der Trägerplatte 52 zusammen mit den angrenzenden Kittschichten,  der Linsenkittschicht 53 und der Kittschicht 54, zu, weil damit die  Abstandsverhältnisse der Kollimationslinsen 51 zu den Enden der Sendefasern  31 eingestellt werden. 



     Abweichungen gegenüber der errechneten Dicke von Trägerplatte  52 und Linsenkittschicht 53, die durch Fertigungstoleranzen der Linsenkittschicht  53 entstehen, werden bei der Herstellung des Linsenarrays 5 durch  nachträgliches Planschleifen der den Kollimationslinsen 51 gegenüberliegenden  Oberfläche der Trägerplatte 52 beseitigt. Beim Verkitten von Faserfixiereinrichtung  4 und Linsenarray 5 sind in der Verbindungsebene 45 lediglich noch  ein Rotationsfreiheitsgrad und zwei Translationsfreiheitsgrade zu  justieren, wobei dieser Justiervorgang einmalig durchgeführt wird  und der erreichte Zustand dann stabil erhalten bleibt.

   Die Justierung  erfolgt dabei durch Einspeisung von Licht in die Sendefasern 31 und  Kontrolle des Kollimationszustandes der parallelen Sendestrahlenbündel  61 oder - wie weiter unten zu Fig. 5 und 6 noch spezieller ausgeführt  - Kontrolle des über die Sendeoptik 71 fokussierten Zustandes der  Lasertaillen im Messvolumen 8 unter Einbeziehung einer Empfangsfaser  32, Sendeoptik 71 und Empfangsoptik 72 als vollständige Justierung  des Sende- und Empfangskanals innerhalb eines Vorgangs. 



   Fig. 3 stellt den gleichen Grundaufbau der erfindungsgemässen Kollimationsanordnung  aus Faserfixiereinrichtung 4 und Linsenarray 5 dar, wobei in diesem  Fall die Faserfixiereinrichtung 4 zusätzlich zu den Ausnehmungen  43 für die Sendefasern 31 eine weitere Ausnehmung 43 zur Aufnahme  einer Empfangsfaser 32, die mittig zwischen den Sendefasern 31 in  derselben Ebene (Zeichenebene) positioniert ist, aufweist. Im Linsenarray  5 sind ebenfalls Ausnehmungen vorhanden, die als tubusförmige Ausnehmungen  55 zur Fassung der Kollimationslinsen 51 vorgesehen sind. Diese Variante  lässt sich geeignet, d.h. mit ausreichender Genauigkeit, beispielsweise  mit dem sogenannten LIGA-Verfahren herstellen.

   Das LIGA-Verfahren  ist ein spezielles Verfahren zur Herstellung von Mikro Strukturen  durch die Prozesse  Li thographie mit Synchrotronstrahlung (Röntgentiefenlithographie),  G alvanoformung und Kunststoff- A bformung. Faserfixiereinrichtung  4 und Linsenarray 5 können dabei als getrennte planparallele Platten  in dieser Weise in besonders engen Toleranzgrenzen gefertigt werden.  Es ist aber auch vorteilhaft, wie in Fig. 3 dargestellt, durch Abformung  der Ausnehmungen 43 und 55 mittels zweier unterschiedlicher Abformwerkzeuge,  die sich gegenüberstehen und in der    Verbindungsebene 45 berühren,  eine einheitliche planparallele Platte zu erzeugen. Wie man Fig.

    3 weiter entnehmen kann, sind die Ausnehmungen 43 für die Sendefasern  31 und die Empfangsfaser 32 jeweils in zwei unterschiedlichen Durchmessern  gefertigt, so dass nach definierter Freilegung der Faserkerne 33  für die Sende- und Empfangsfasern 31 und 32 ein Anschlag vorhanden  ist, der die Faserenden exakt in der Verbindungs-ebene positioniert.  Die Kollimationslinsen 51, vorzugsweise in Form von Kugellinsen,  werden ebenfalls durch entspechend angelegte Anschläge innerhalb  der tubusförmigen Ausnehmungen 55 zuverlässig positioniert und -  wie auch die Sende- und Empfangsfasern 31 und 32 - durch Verkleben  arretiert.

   Um das von den bewegten Objektteilchen rückgestreute Licht  möglichst ungeschwächt auf die Empfangsfaser 32 abzubilden, wird  für das von den (in Fig. 3 nicht dargestellten) Sende- und Empfangsoptiken  71 und 72 fokussierte Streulicht 62 zweckmässig eine geeignete Ausnehmung  vorgesehen. 



   In Fig. 4 ist eine erfindungsgemässe Kollimationsanordnung im Optikschema  eines faseroptischen Laser-Doppler-Anemometers (LDA) angewendet.  Das Licht einer fasergekoppelten Laserdiode 1 wird zur Teilung in  zwei Sendestrahlen 31 und Erzeugung einer Frequenzshift auf einen  integriert-optischen Chip (IOC) 21 geleitet. Der IOC 21 enthält einen  Y-Verzweiger 22 sowie einen elektrooptischen Phasenmodulator 23,  der durch seine Elektroden dargestellt ist.

   Die den IOC 21 verlassenden  Sendefasern 31 sind polarisationserhaltende Monomodefasern und mit  ihren Enden in die Ausnehmungen 43 der planparallelen Platte 42 der  Faserfixiereinrichtung 4 eingeklebt. Über die starr gekoppelte Trägerplatte  52 mit den darauf gekitteten Kollimationslinsen 51 als Linsenarray  5 werden parallele, kollimierte Sendestrahlenbündel 61 erzeugt, die  eine Durchbrüche aufweisende Empfangslinse 72 unbeeinflusst passieren  und mittels einer Sendeoptik 71 mit ihren Lasertaillen in das Messvolumen  8 fokussiert werden. Im Messvolumen 8 wird infolge der im Phasenmodulator  23 erzeugten Frequenzdifferenz zwischen den zwei Sendestrahlen 31  ein Interferenzstreifenmuster erzeugt.

   Bei der Durchquerung des Messvolumens  8 streuen bewegte Objektteilchen das auf sie fallende Laserlicht  aufgrund des Streifenmusters intensitätsmoduliert. Über das System  aus Sendeoptik 71 und Empfangsoptik 72, die optisch gleichwertig  sind, wird ein Teil des Streulichts    (in diesem Fall rückgestreutes  Licht) als fokussiertes Streulicht 62 auf die mittig zwischen den  Sendefasern 31 in der Platte 42 eingeklebte Empfangsfaser 32 abgebildet.  Die Empfangsfaser 32 leitet das modulierte Licht auf den Empfänger  9 weiter, der vorzugsweise eine Avalange-Photodiode (APD) ist, an  die sich eine übliche Auswertung der Dopplerfrequenz und Berechnung  der abgeleiteten Grössen, wie Geschwindigkeiten und Weglängen, der  bewegten Objekte anschliesst. 



   Fig. 5 zeigt im oberen Teil eine Draufsicht auf die Faserfixiereinrichtung  4, die in diesem Beispiel eine kreisförmige planparallele Platte  42 mit einer Empfangsfaser 32 und vier Sendefasern 31 ist. Die hier  gewählte symmetrische Anordnung von zwei Paaren von Sendefasern 31  hat zum einen höhere thermische Stabilität zur Folge und ermöglicht  zum anderen die Vermessung von Teilchenbewegungen mit Bewegungskomponenten  in zwei Koordinatenrichtungen im Messvolumen 8. Als Materialien für  die Platte 42 können verschiedene Werkstoffe, wie Glas, Glaskeramik  und bestimmte Stahlsorten, unter der Voraussetzung eingesetzt werden,  dass deren lineare Ausdehnungskoeffizienten an die des Linsenarrays  5 und der Sende- und Empfangsfasern 31 und 32 angepasst sind. 



   Im unteren Teil von Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A  der Draufsicht dargestellt. Dabei haben die Ausnehmungen 43 eine  konische Form. Um eine einfachere und genaue Zentrierung aller Fasern  3 zu erreichen, ist der kleine Durchmesser der konusförmigen Ausnehmung  43 an der Oberfläche der Platte 42, die die Verbindungsebene 45 mit  dem Linsenarray 5 bildet, an die Durchmesser der Faserkerne 33 von  Sendefasern 31 und Empfangsfaser 32 abgestimmt und der grosse Durchmesser  grösser als die Aussendurchmesser der Sende- und Empfangsfasern 31  und 32, die dann am Faserende entmantelt werden müssen. Die Enden  aller Faserkerne 33 sind bündig mit der Verbindungsebene 45. Der  Herstellungsvorgang lässt sich unkompliziert gestalten, wenn der  Aussendurchmesser der Fasern 3 in den konischen Ausnehmungen 43 etwa  in der Mitte der Platte 42 liegt.

   In diesem Fall zentrieren sich  die Sende- und Empfangsfasern 31 und 32 selbst, wenn sie mit Klebstoff  versehen in die konischen Ausnehmungen 43 eingeführt werden. Dabei  kommt der Abmessung des freigelegten Faserkerns 33 keinerlei Bedeutung  zu, da der Faserkern 33 die Oberfläche der Platte 42, die die     Verbindungsebene 45 zum Linsenarray 5 bildet, beliebig weit durchstossen  kann, wenn dieser Überstand nach der Verklebung der Fasern 3 abgeschliffen  wird. 



   In Fig. 6 ist die Faserfixiereinrichtung 4 in gleicher Weise (in  Draufsicht und als Schnitt) wie in Fig. 5 dargestellt. Die Faserfixiereinrichtung  4 ist wiederum eine kreisförmige planparallele Platte 42, in die  entlang einer Durchmesserlinie (Schnittebene B-B) zwei Sendefasern  31 und eine mittig dazwischen positionierte Empfangsfaser 32 aufweist.  Wie die Schnittdarstellung B-B zeigt, sind hier die Ausnehmungen  43 für sämtliche Fasern 3 zylinderförmig und werden herstellungstechnisch  mit ausreichender Genauigkeit vorzugsweise durch Laserbohren in die  Platte 42 eingebracht. Die Fasern 3 werden dann durch die Ausnehmungen  43 so eingeschoben und verklebt, dass sie die als Verbindungsebene  45 dienende Oberfläche der Platte 42 durchstossen.

   Nach Aushärtung  des Klebers werden durch Planschleifen die Enden der Sende- und Empfangsfasern  31 und 32 exakt bündig mit der Verbindungsebene 45 in Übereinstimmung  gebracht. 



   Für die Fälle der Gestaltung der Faserfixiereinrichtung 4 gemäss  den Fig. 5 und 6 mit Einbringung der Empfangsfaser 32 zwischen den  Sendefasern 31 wird neben den eigentlichen Positionierungsvorteilen  der Fasern 3 zusätzlich eine einheitliche Justierung der Sendestrahlenbündel  61 zu der Abbildung des fokussierten Streulichts 62 möglich. Dabei  werden die kollimierten Sendestrahlenbündel 61 mit ihren Lasertaillen  in das Messvolumen 8 fokussiert und zugleich die Empfangsfaser 32  während der Justierung und Verkittung von Faserfixiereinrichtung  4 und Linsenarray 5 als Lichteingang benutzt und das Faser-ende der  Empfangsfaser 32 auf denselben Punkt im Messvolumen 8 abgebildet.  Der Justierzustand wird auf einem Monitor beobachtet, optimiert und  gehalten, bis er schliesslich mit der Aushärtung der Kittschicht  54 fixiert ist. 



   In Fig. 7 ist eine weitere Draufsicht auf die planparallele Platte  42 der Faserfixiereinrichtung 4, die wiederum zwei Sendefasern 31  und eine Empfangsfaser 32 definiert haltert, dargestellt. Die Besonderheit  liegt in diesem Beispiel in der besonderen Art der Herstellung der  Platte 42, die in diesem Fall aus zwei Teilplatten 47 besteht. Obwohl  beide Teilplatten 47 prinzipiell aus verschiedenen Materialien    bestehen können, da sie optisch ohne Funktion sind, wird vorzugsweise  eine einheitliche Platte 42 entlang einer Ebene orthogonal zu den  Plattenoberflächen geteilt. In eine der dabei entstehenden Trennflächen  werden Nuten 48 entsprechend den oben beschriebenen optischen Erfordernissen  eingebracht, in die die Sendefasern 31 im gleichen Abstand beiderseits  von der Empfangsfaser 32 eingelegt werden. Die Nuten 48 sind in diesem  Beispiel keilförmig.

   Sie können auch trapezförmigen oder rechteckigen  Querschnitt aufweisen. In jedem Fall sind sie so tief in die Trennfläche  einzubringen, dass die Fasern 3 - auch bei unterschiedlicher Dicke  der Sende- und Empfangsfasern 31 und 32 - um den gleichen Betrag  aus der Trennfläche herausragen. Beim Verkleben mit der anderen Teilplatte  47 werden dadurch sämtliche Fasern 3 spielfrei und orthogonal arretiert.  Die Plattenverklebung 49 dient nur noch der Fixierung des arretierten  Zustandes. Sind die Durchmesser von Sende- und Empfangsfasern 31  bzw. 32 allerdings zu verschieden, so dass die Abweichung von der  einheitlichen Ebene der Sende- und Empfangsfasern 31 und 32 wegen  der zu erwartenden Verluste bei Aufnahme des fokussieren Streulichts  62 (siehe Fig. 4) nicht mehr toleriert werden kann, werden zweckmässig  in beide Teilplatten 47 Nuten 48 eingebracht. 



   Nach dem Verkleben der Teilplatten 47 wird die gesamte Platte 42,  insbesondere zur Einebnung der Faserenden der Sende- und Empfangsfasern  31 und 32, plangeschiffen und erhält damit wiederum die erforderliche  Übereinstimmung der Faserenden mit der Verbindungsebene 45 zur Ankopplung  an das Linsenarray 5. 



   Mit der erfindungsgemässen Art der Herstellung definierter Verhältnisse  der Faserenden der Sendefasern 31 und der Empfangsfaser 32 ergibt  sich ein weiterer Vorteil für den ohnehin schon vereinfachten optischen  Justiervorgang (nur noch zwei Translationsfreiheitsgrade und ein  Rotationsfreiheitsgrad). In diesem Fall wird der Verbund aus Faserfixiereinrichtung  4 und Linsenarray 5 bei der Verklebung durch die Kittschicht 54 entlang  der Verbindungsebene 45 (siehe Fig. 2 und 4) am einfachsten realisiert,  indem in die Empfangsfaser 32 Licht eingespeist wird. Durch Positionieren  eines ausreichend gut reflektierenden oder streuenden (stationären)  Objekts im Messvolumen 8 wird dann der Fokussierzustand der zurücklaufenden,  durch die Kollimationslinsen 51 auf die Enden der Sendefasern 31  fokussierten Strahlenbündel 6 während des Kittvorganges optimiert.

    Damit ist ein ausreichend    genaues, reproduzierbares und besonders  einfaches Verfahren zur Herstellung einer Kollimationsanordnung gegeben.  Liste der verwendeten Bezugszeichen  



   1 Laserdiode (fasergekoppelt) 



   2 Lichtteiler- und Modulatorbaustein 



   21 IOC (integriert-optischer Chip) 



   22 Y-Verzweiger 



   23 Phasenmodulator 



   3 Fasern 



   31 Sendefasern 



   32 Empfangsfaser 



   33 Faserkern 



   4 Faserfixiereinrichtung 



   41 Ferrule 



   42 (planparallele) Platte 



   43 Ausnehmung 



   44 Laserbohrung 



   45 Verbindungsebene 



   46 Faserverklebung 



   47 Teilplatte 



   48 Nuten 



   49 Plattenverklebung 



   5 Linsenarray 



   51 Kollimationslinsen 



   52 Trägerplatte 



   53 Linsenkittschicht 



   54 Kittschicht 



   55 tubusförmige Ausnehmung 



   6 Strahlenbündel 



   61 Sendestrahlenbündel 



   62 fokussiertes Streulicht 



   71 Sendeoptik 



   72 Empfangsoptik 



   8 Messvolumen 



   9 Empfänger

Claims (18)

1. Einrichtung zur Erzeugung paralleler kollimierter Strahlenbündel aus einer fasergekoppelten Laserdiode, die bei Überlagerung in einem Messvolumen mittels einer Sendeoptik geeignet sind zur Objektbeleuchtung in Laser-Doppler-Geräten, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Faserfixiereinrichtung (4) und ein Linsenarray (5) in einer Verbindungsebene (45) flächig miteinander in Kontakt sind, - die Faserfixiereinrichtung (4) eine planparallele Platte (42) ist und mindestens zwei Ausnehmungen (43), die paarweise symmetrisch bezüglich einer durch die Sendeoptik (71) vorgegebenen optischen Achse angeordnet sind, zur Aufnahme der von der Laserdiode (1) durch Verzweigung bereitgestellten Sendefasern (31) aufweist, wobei die Sendefasern (31) orthogonal und starr in der Platte (42) derart befestigt sind, dass die Faserendflächen exakt mit der Verbindungsebene (45)

übereinstimmen, und - das Linsenarray (5) aus einer planparallelen Trägerplatte (52) mit starr angebrachten Kollimationslinsen (51) besteht, wobei die Anzahl der Kollimationslinsen (51) sowie deren Lage mit der Anzahl und Position der zugeführten Sendefasern (31) in der Faserfixiereinrichtung (4) und den Parametern der nachfolgenden Sendeoptik (71) in Übereinstimmung sind und die optische Weglänge durch die Trägerplatte (52) bis zur Kollimationslinse (51) durch Einstellen der Dicke der Trägerplatte (52) an die Apertur der Sendefasern (31) und die Brennweite der Sendeoptik (71) so angepasst ist, dass die Lasertaillen der durch die Sendeoptik (71) fokussierten Strahlenbündel (6) bei der Überlagerung im Messvolumen (8) zusammenfallen.

2.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Faserfixiereinrichtung (4) mittig zwischen den Sendefasern (31) und entlang der durch die Sendeoptik (71) vorgegebenen optischen Achse eine weitere Lichtleitfaser (3) als Empfangsfaser (32) zur Lichtübertragung auf den Empfänger (9) vorgesehen ist, wobei an Messobjekten im Messvolumen (8) gestreutes Licht über die Sendeoptik (71) und eine gleichwertige Empfangsoptik (72) auf das Faserende der Empfangsfaser (32) abgebildet wird.

3.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfixiereinrichtung (4) und das Linsenarray (5) aus einer einheitlichen planparallelen Platte gefertigt sind, wobei die Verbindungsebene (45) durch hochgenaue Ausnehmungen (43; 55) einerseits von der Plattenvorderseite für die Faserfixierung und andererseits von der Plattenrückseite für die Linsenfassung definiert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen für die Linsenfassung als tubusförmige Ausnehmung (55) bis an die Verbindungsebene (45) heranreichen, wobei die Laserstrahlenbündel (6) aus den Sendefasern (31) divergent in die jeweilige tubusförmige Ausnehmung (55) austreten und von der Kollimationslinse (51) kollimiert werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationslinsen (51) Kugellinsen sind.

6.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfixiereinrichtung (4) mittels einer brechzahlangepassten Kittschicht (54) starr mit dem Linsenarray (5) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationslinsen (51) in Form von Plankonvexlinsen mit ihrer Planfläche auf der im Lichtweg rückseitigen Oberfläche der Trägerplatte (52) aufgekittet sind.

8.

Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Faserfixiereinrichtung (4) als auch das Linsenarray (5) für ihre Verkittung in der Verbindungsebene (45) geschliffen und poliert sind, wobei damit in der Faserfixiereinrichtung (4) alle Faserenden exakt in einer Ebene angeordnet sind und im Linsenarray (5) die optische Weglänge des Verbundes aus Kittschicht (54), Trägerplatte (52) und Linsenkittschicht (53) bis zur Kollimationslinse (51) einstellbar ist.

9.

Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfixiereinrichtung (4) eine planparallele Platte (42) ist, die entlang einer Geraden im Wesentlichen hälftig geteilt ist, und mindestens eine der Teilplatten (47) in der Trennfläche Nuten (48) aufweist, die orthogonal zu den Plattenoberflächen angeordnet und so bemessen sind, dass die Fasern (31; 32) beim anschliessenden Zusammen-fügen und Verkleben der Teilplatten (47) spielfrei durch die Teilplatten (47) arretiert sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (48) in der Trennfläche keilförmige Nuten (48) sind.

11.

Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kollimationseinrichtung in zwei wesentlichen Teilprozessen, der Fertigung einer Faserfixiereinrichtung (4) und eines Linsenarrays (5), hergestellt wird, - zum Herstellen des Linsenarrays (5) in eine planparallele Trägerplatte (52) tubusförmige Ausnehmungen (55) zur Fassung von Kollimationslinsen (51) eingebracht werden, wobei die Positionen und die Tiefe der tubusförmigen Ausnehmungen (55) an die Parameter der verwendeten Sendefasern (31) und Sendeoptik (71) so angepasst werden, dass die in die parallelen tubusförmigen Ausnehmungen (55) eintretenden Laserstrahlenbündel (6) über die Sendeoptik (71) genau mit ihren Lasertaillen im Messvolumen (8) zur Überlagerung gebracht werden und durch die einheitliche Tiefe der tubusförmigen Ausnehmungen (55)

eine zur Oberfläche der planparallelen Trägerplatte (52) parallele Verbindungsebene (45) erzeugt wird, die die Berührungsfläche zur Faserfixiereinrichtung (4) darstellt, und - zur Fertigung der Faserfixiereinrichtung (4) in eine planparallele Platte (42) Ausnehmungen (43) zum genauen Fixieren von mit der Laserdiode (1) gekoppelten Sendefasern (31) eingebracht werden, die ein reproduzierbares Arretieren der Faserendflächen in der Verbindungsebene (45) gewährleisten, wobei die Positionen der Ausnehmungen (43) zu den Achsen der tubusförmigen Ausnehmungen (55) derart ausgerichtet werden, dass die Achsen der Sendefasern (31) mit den Achsen der tubusförmigen Ausnehmungen (55) übereinstimmen und die Sendefasern (31) jeweils in der Verbindungsebene (45) in die tubusförmigen Ausnehmungen (55) einmünden.

12.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Faserfixiereinrichtung (4) und Linsenarray (5) als eine einheitliche planparallele Platte hergestellt werden, wobei die Ausnehmungen (43; 55) der beiden Komponenten von unterschiedlichen Seiten der planparallelen Platte eingebracht werden und sich in einer virtuellen Verbindungsebene (45) berühren.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (43) zur Aufnahme der Fasern (31; 32) jeweils als doppelte Zylinder ausgeführt werden, wobei ein kleinerer Zylinderdurchmesser, der die Verbindungsebene (45) berührt, nur den Faserkern (33) aufnimmt und gegen-über dem grösseren Zylinderdurchmesser als Anschlag bei der Einbringung der Fasern (31; 32) fungiert.

14.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Ausnehmungen (43; 55) ein sogenanntes LIGA-Verfahren eingesetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Faserfixiereinrichtung (4) und Linsenarray (5) aus zwei unterschiedlichen planparallelen Platten (42; 52) hergestellt werden, wobei die beiden unterschiedlichen Platten (42; 52) bezüglich der Achsen der Fasern (31) und der tubusförmigen Ausnehmungen (55) in der Verbindungsebene (45) zueinander ausgerichtet und miteinander verklebt werden.

16.

Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kollimationseinrichtung in zwei wesentlichen Teilprozessen, der Fertigung einer Faserfixiereinrichtung (4) und eines Linsenarrays (5), hergestellt wird, zur Fertigung des Linsenarrays (5) auf eine planparallele Trägerplatte (52) plankonvexe Kollimationslinsen (51) aufgeklebt werden, wobei deren Position und Brennweite an die Parameter des einfallenden Strahlenbündels (6) und der nachfolgenden Sende-optik (71) so angepasst ist, dass von den Kollimationslinsen (51) kollimierte Laserstrahlenbündel (61) über die Sendeoptik (71) im Messvolumen (8) mit ihren Lasertaillen zur Überlagerung gebracht werden, die den aufgelebten Kollimationslinsen (51) gegen-überliegende Oberfläche der Trägerplatte (52) als Verbindungsebene (45) zum Verbinden des Linsenarrays (5)

mit der Faserfixiereinrichtung (4) verwendet wird, wobei zur Einstellung der für die definierte Überlagerung der Laserstrahlenbündel (6) im Messvolumen (8) geeigneten optischen Dicke aus Trägerplatte (52), Kollimationslinse (51) und dazwischen liegender Kittschicht (53) die besagte Oberfläche der Platte flächig abgeschliffen wird, bis die notwendige Dicke der Trägerplatte (52) erreicht ist, - zur Herstellung der Faserfixiereinrichtung (4) in eine weitere planparallele Platte (42) durchgängige Ausnehmungen (43) zur hochgenauen Fixierung von mit der Laserdiode (1) gekoppelten Sendefasern (31) eingebracht werden, die ein orthogonales Arretieren der Sendefasern (31) bezüglich der Plattenoberfläche in den Ausnehmungen (43) gewährleisten, wobei die Positionen der Ausnehmungen (43) zu den Achsen der Kollimationslinsen (51) derart ausgerichtet werden,

dass die Achsen der Sendefasern (31) mit denen der Kollimationslinsen (51) übereinstimmen, die Sendefasern (31) jeweils in die Ausnehmungen (43) eingeschoben werden, wobei die durch die rückseitige Plattenoberfläche vorgegebene Verbindungs-ebene (45) von den Sendefasern (31) durchstossen wird, und anschliessend verklebt werden, sowie die die rückseitige Plattenoberfläche durchstossenden Enden der Sendefasern (31) auf das Niveau der Plattenoberfläche als Verbindungsebene (45) abgeschliffen werden, und - die Faserfixiereinrichtung (4) und das Linsenarray (5) mit den zur Verbindungsebene (45) definierten Plattenoberflächen in Kontakt gebracht und verkittet werden, wobei die Achsen der Fasern (3) mit denen der Kollimationslinsen (51) in Übereinstimmung gebracht werden.

17.

Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (43) in die Faserfixiereinrichtung (4) durch Einbringen einer Laserbohrung (44) hergestellt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (43) in der Faserfixiereinrichtung (4) durch - Teilen der verwendeten planparallelen Platte (42) senkrecht zu den Plattenoberflächen in zwei Teilplatten (47), - Einbringen von Nuten (48) zur Aufnahme der Fasern (3) in mindestens eine der Trennflächen der Teilplatten (47) und - Zusammenfügen der Teilplatten (47) nach dem Einlegen der Fasern (3) in die Nuten (48), erzeugt werden.