DE10039176A1 - Linsen, die Moden mit einer hohen Bandbreite in ein Lichtwellenleiterkabel einkoppeln, während eine Rückkopplung zu einem Laser beseitigt ist - Google Patents

Linsen, die Moden mit einer hohen Bandbreite in ein Lichtwellenleiterkabel einkoppeln, während eine Rückkopplung zu einem Laser beseitigt ist

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Abstract

Eine Lichtübertragungsvorrichtung umfaßt einen Laser, einen Lichtwellenleiter und eine Übertragungslinse. Der Lichtwellenleiter überträgt Licht, das durch den Laser emittiert wird, in den Lichtwellenleiter. Die Übertragungslinse umfaßt eine hyperbolische parallel-richtende Oberfläche, um Licht, das von dem Laser ausgeht, zu empfangen und parallel zu richten. Die Übertragungslinse umfaßt ferner eine Ausgangslinsenoberfläche, die geformt ist, so daß Licht, das von dem Ende des Lichtwellenleiters reflektiert wird, nicht an einem Ort fokussiert wird, bei dem das Licht durch den Laser emittiert wird. Zusätzlich werden bei verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen für das Licht, das in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird, Brechungsindexanomalien auf der Achse des Lichtwellenleiters und an der Kern-Hülle-Grenzfläche vermieden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lasertech­ nologie und insbesondere auf Linsen, die Moden mit einer ho­ hen Bandbreite in ein Lichtwellenleiterkabel einkoppeln, während eine Rückkopplung zu einem Laser reduziert oder be­ seitigt ist.
Ein oberflächenemittierender Vertikalresonatorlaser (VCSEL; VCSEL = Vertical Cavity Surface Emitting Laser) emittiert Licht in einem Strahl vertikal zu seiner Oberfläche. Licht, das von einem VCSEL emittiert wird, wird typischerweise durch eine hyperbolische Übertragungslinse (HTL; HTL = hy­ perbolic transfer lens) in einen Lichtwellenleiter fokusiert und für eine Übertragung von Daten verwendet. Eine Übertra­ gungstechnologie, wie beispielsweise die Gigabit Ethernet Technologie, verwendet VCSELs und eine Mehr-Moden-Licht­ wellenleiterverkabelung.
Um eine maximale Verbindungslänge zu erreichen, ist es wün­ schenswert, daß sich die verschiedenen Lichtwellenleiter­ moden, die durch den Laser angeregt werden, mit der gleichen Geschwindigkeit durch ein Lichtwellenleiterkabel ausbreiten. Dies ermöglicht, daß das Licht bei einem Bestimmungsort gleichzeitig ankommt. Es existieren jedoch viele installier­ te Lichtwellenleiterkabel mit verschiedenen Brechungsindex­ anomalien, die bewirken können, daß sich bestimmte Bandbrei­ tenmoden mit Geschwindigkeiten ausbreiten, die nicht ge­ wünscht sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Vor­ richtungen zu schaffen, die es ermöglichen, daß Licht, das verschiedene Bandbreitenmoden aufweisen kann, vorteilhaft in ein Lichtwellenleiterkabel eingekoppelt und in demselben übertragen wird, während eine Rückkopplung zu einem Laser beseitigt oder reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß einem der An­ sprüche 1, 8, 10, 11 oder 18 erfüllt.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Lichtübertragungsvorrichtung einen Laser, einen Lichtwellenleiter und eine Übertragungslinse. Die Übertragungslinse überträgt Licht, das durch den Laser emittiert wird, in den Lichtwellenleiter. Die Übertragungs­ linse umfaßt eine hyperbolische parallel-richtende Ober­ fläche, um Licht, das von dem Laser ausgeht, zu empfangen und parallel zu richten. Die Übertragungslinse umfaßt ferner eine Ausgangslinsenoberfläche, die geformt ist, so daß Licht, das von der Übertragungslinse reflektiert wird, an einem Ort, an dem das Licht durch den Laser emittiert wird, nicht fokussiert ist. Zusätzlich werden in verschiedenen Ausführungsbeispielen für Licht, das in den Lichtwellen­ leiter gekoppelt wird, Brechungsindexanomalien auf der Lichtwellenleiterachse und Brechungsindexanomalien an der Kern-Hülle-Grenzfläche in dem Lichtwellenleiter vermieden.
Beispielsweise ist der Laser ein oberflächenemittierender Vertikalresonatorlaser. Die Ausgangslinsenoberfläche kann beispielsweise eine toroidale Linsenoberfläche, eine Mehr- Zonen-Linsenoberfläche, eine Spiral-Fresnel-Linsen-Ober­ fläche oder eine sphärische Linsenoberfläche sein.
Bei diesen Lichtübertragungsvorrichtungen ist die optische Rückkopplung zu dem Laser reduziert. Die verschiedenen Aus­ führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können eine niedrig eingekoppelte Leistung, die von dem Ende des Licht­ wellenleiters zu dem Laser reflektiert wird, ausreichend sicherstellen, um einen zufriedenstellenden Betrieb sicher­ zustellen. Die niedrige Zwei-Durchgangs-Durchlässigkeit der Ausgangslinsenoberfläche zurück zu dem Laser kann die Rückkopplungsleistung bis zu 25 dB erniedrigen. Wenn zuviel Leistung von der Reflexion von dem Ende des Lichtwellen­ leiters in den Laser zurückgekoppelt wird, treten Insta­ bilitäten in dem Laser auf, wobei die Ausgangsleistung auf und ab oszilliert, wodurch zusätzliche und beschädigende Lichtschwankungsbeträge bewirkt werden, während das emp­ fangene Signal pulsiert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Lichtwellen­ leiterkopplungslinse gemäß einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die verwendet wird, um Licht, das durch einen ober­ flächenemittierenden Vertikalresonatorlaser (VCSEL) erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter zu kop­ peln.
Fig. 2 eine vereinfachte Endansicht einer toroidalen Lin­ senoberfläche der Lichtwellenleiterkopplungslinse, die in Fig. 1 gezeigt ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein vereinfachtes Diagramm gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das radiale Strahlenwege an einem Ende des Lichtwellen­ leiters, der in Fig. 1 gezeigt ist, darstellt;
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Lichtwellen­ leiterkopplungslinse gemäß einem alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die verwendet wird, um Licht, das durch einen VCSEL erzeugt wird, in einen Lichtwellen­ leiter zu koppeln;
Fig. 5 eine vereinfachte Endansicht einer Vier-Zonen-Lin­ senoberfläche der Lichtwellenleiterkopplungslinse, die in Fig. 4 gezeigt ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein vereinfachtes Diagramm gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das Strahlenwege an einem Ende des in Fig. 4 gezeigten Lichtwellenleiters darstellt;
Fig. 7 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Lichtwellen­ leiterkopplungslinse gemäß einem alternativen be­ vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung, die verwendet wird, um Licht, das durch einen VCSEL erzeugt wird, in einen Lichtwellen­ leiter zu koppeln;
Fig. 8 eine vereinfachte Endansicht einer spiralförmigen Fresnel-Oberfläche der in Fig. 7 gezeigten Licht­ wellenleiterkopplungslinse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein vereinfachtes Diagramm, das schräge Strahlen­ wege an einem Ende des in Fig. 7 gezeigten Licht­ wellenleiters gemäß einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 10 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Lichtwellen­ leiterkopplungslinse gemäß einem alternativen be­ vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung, die verwendet wird, um Licht, das durch einen VCSEL erzeugt wird, in einen Lichtwellen­ leiter einzukoppeln;
Fig. 11 eine vereinfachte Endansicht einer sphärischen Oberfläche der in Fig. 10 gezeigten Lichtwellen­ leiterkopplungslinse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ein vereinfachtes Diagramm gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das radiale Strahlenwege an einem Ende des in Fig. 10 gezeigten Lichtwellenleiters darstellt; und
Fig. 13 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Lichtwellen­ leiterkopplungslinse gemäß einem alternativen be­ vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung, die verwendet wird, um Licht, das durch einen VCSEL erzeugt wird, in einen Lichtwellen­ leiter zu koppeln.
Fig. 1 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Übertra­ gungslinse 13 dar, die verwendet wird, um Licht, das durch eine emittierende Oberfläche 16 eines Oberflächenemittieren­ den Vertikalresonatorolasers (VCSEL) erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter 10 zu koppeln. Fig. 1 ist darstellend auf­ zufassen und ist in der Vertikalrichtung nicht maßstabsge­ treu gezeichnet. Die Übertragungslinse 13 weist eine hyper­ bolische parallel-richtende Linsenoberfläche 14 und eine to­ roidale Linsenoberfläche 15 auf. Der Lichtwellenleiter 10 weist einen Kernbereich 12 und einen Hüllbereich 11 auf. Die Übertragungslinse 13 besteht beispielsweise aus einem Ultem-Kunststoff.
Lichtstrahlen 18 stellen Lichtstrahlen dar, die durch die emittierende Oberfläche 16 des VCSELs erzeugt werden, die parallel gerichtet und durch eine Übertragungslinse 13 in den Lichtwellenleiter 10 eingekoppelt werden. Lichtstrahlen 19 stellen Lichtstrahlen dar, die von der Oberfläche des Lichtwellenleiters 10 reflektiert werden. Zur Klarheit sind lediglich Strahlen gezeigt, die auf einer Seite der Linse eingekoppelt werden. Tatsächlich sind Strahlen über die gesamte Eingangslinsenoberfläche eingekoppelt.
Die Übertragungslinse 13 ist geformt, um den Betrag des durch eine emittierende Oberfläche des VCSELs erzeugten Lichts, das in dem Lichtwellenleiter 10 durch eine Fo­ kussierung mittels der Übertragungslinse 13 empfangen wird, zu maximieren. Ferner ist die Übertragungslinse 13 geformt, um die Existenz von unterschiedlichen Brechungsindexano­ malien in installierten Lichtwellenleitern zu überwinden. Die unterschiedlichen Brechungsindexanomalien können bewir­ ken, daß sich bestimmte Moden mit Geschwindigkeiten ausbrei­ ten, die nicht erwünscht sind.
Die Verwendung der toroidalen Linsenoberfläche 15 ergibt ei­ ne Einkopplung, die ein Maximieren der modalen Bandbreite und der effektiven Verbindungslänge bedingt. Die Verwendung der toroidalen Linsenoberfläche 15 überwindet ein Problem von hyperbolischen Übertragungslinsen. Insbesondere können hyperbolische Übertragungslinsen derart gut fokussieren, daß ein kleiner Bruchteil des durch einen VCSEL erzeugten Lichts direkt zurück zu dem Lichtquellenursprung zurückkehrt, wenn dieselben fokussiert sind. Die Verwendung einer toroidalen Linsenoberfläche 15 reduziert drastisch eine optische Rückkopplung.
Die toroidale Linsenoberfläche 15 fokussiert eine Punktquel­ le zu einem Ring. Beispielsweise nimmt die toroidale Linsen­ oberfläche 15 das Licht, das durch die hyperbolische paral­ le lrichtende Linsenoberfläche 14 parallel gerichtet wird, auf, und fokussiert das Licht an dem Ende des Lichtwellen­ leiters 10 zu einem Ring mit einem Durchmesser von 25 µm. Da ein reflektiertes Licht 19 durch die gegenüberliegende Seite der Linse läuft, kommt das reflektierte Licht in einem Ring mit dem Doppelten des Durchmessers des Rings an dem Licht­ wellenleiter 10 mit einer Korrektur für eine Vergrößerung zurück. Beispielsweise beträgt bei einer Vergrößerung von 1,5 : 1 an der Übertragungslinse 13 der tatsächliche Durch­ messer des reflektierten Lichts an der emittierenden Ober­ fläche 16 des VCSELs 33 µm. Die Energie kehrt an einen Ring zurück, der von der emittierenden Oberfläche 16 des VCSELs entfernt ist, so daß das Moden-Überlappungsintegral klein sein wird.
Fig. 2 stellt eine vereinfachte Endansicht der Übertra­ gungslinse 13 und der toroidalen Linsenoberfläche 15 dar. Die toroidale Linsenoberfläche 15 zeigt Hochpunkte 21.
Fig. 3 ist ein vereinfachtes Diagramm, das radiale Strah­ lenwege 31 an einem Ende des Lichtwellenleiters 10 dar­ stellt.
Fig. 4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Übertra­ gungslinse 43, die verwendet wird, um Licht, das durch eine emittierende Oberfläche 46 eines VCSELs erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter 40 einzukoppeln. Fig. 4 ist dar­ stellend aufzufassen und ist in der vertikalen Richtung nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Die Übertragungslinse 43 weist eine hyperbolische parallel-richtende Linsen-Ober­ fläche 44 und eine Vier-Zonen-Linsenoberfläche 45 auf. Der Lichtwellenleiter 40 weist einen Kernbereich 42 und einen Hüllbereich 41 auf. Die Übertragungslinse 43 besteht beispielsweise aus einem Ultem-Kunststoff.
Lichtstrahlen 48 stellen Lichtstrahlen dar, die durch eine emittierende Oberfläche 46 des VCSELs erzeugt werden, die durch die Übertragungslinse 43 auf den Lichtwellenleiter 40 fokussiert und in denselben eingekoppelt werden. Licht­ strahlen 49 stellen Lichtstrahlen dar, die von der Oberflä­ che des Lichtwellenleiters 40 reflektiert werden. Zur Klar­ heit sind lediglich Strahlen gezeigt, die auf einer Seite der Linse eingekoppelt werden.
Die Übertragungslinse 43 ist ferner geformt, um den Betrag des durch die emittierende Oberfläche des VCSELs erzeugten Lichts, das in dem Lichtwellenleiter 40 empfangen wird, zu maximieren. Ferner ist die Übertragungslinse 43 geformt, um die Existenz von unterschiedlichen Brechungsindexanomalien in installierten Lichtwellenleitern zu überwinden. Die unterschiedlichen Brechungsindexanomalien können bewirken, daß sich bestimmte Moden mit Geschwindigkeiten ausbreiten, die nicht erwünscht sind.
Die Verwendung einer Vier-Zonen-Linsenoberfläche 45 benützt vorteilhaft die vier Strahlungskeulen in dem VCSEL-Strah­ lungsmuster. Beispielsweise wird Licht von jeder der Strah­ lungskeulen in dem VCSEL-Strahlungsmuster an dem Ende des Lichtwellenleiters 40 annähernd tangential zu einem Fokus­ ring mit einem Durchmesser von 25 µm fokussiert. Die Vier- Zonen-Linsenoberfläche 45 weist vier Segmente auf, wobei je­ des seinen Brennpunkt (optische Achse) an dem nächsten Tan­ gentialpunkt aufweist.
Beispielsweise erzeugt die Übertragungslinse 43 ein VCSEL- Bild, das 21 Quadratmikrometer aufweist. Licht wird von der Mitte des Lichtwellenleiters 40 ferngehalten, wodurch sich die modale Bandbreite erhöht.
Fig. 5 stellt eine vereinfachte Endansicht der Übertragungs­ linse 43 und der Vier-Zonen-Linsenoberfläche 45 dar. Die Vier-Zonen-Linsenoberfläche 45 weist eine Zone 51, eine Zone 52, eine Zone 53 und eine Zone 54 auf. Die optische Achse für die Zone 51 ist ein Punkt 55 in der Zone 52. Die opti­ sche Achse für die Zone 52 ist ein Punkt 56 in der Zone 53. Die optische Achse für die Zone 53 ist ein Punkt 57 in der Zone 54. Die optische Achse für die Zone 54 ist ein Punkt 58 in der Zone 51.
Fig. 6 stellt ein vereinfachtes Diagramm dar, das radiale Strahlenwege 61 an einem Ende des Lichtwellenleiters 40 von einem Punktquellenlaser darstellt.
Fig. 7 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Übertra­ gungslinse 73 dar, die verwendet wird, um Licht, das durch eine emittierende Oberfläche 76 eines VCSELs erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter 70 einzukoppeln. Fig. 7 ist darstellend aufzufassen und ist in der vertikalen Richtung nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Eine Übertragungslinse 73 weist eine hyperbolische parallel-richtende Linsen-Ober­ fläche 74 und eine Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche 75 auf.
Die Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche 75 weist eine gerillte Spiralform auf. Der Lichtwellenleiter 70 weist einen Kernbereich 72 und einen Hüllbereich 71 auf. Die Übertragungslinse 73 besteht beispielsweise aus einem Ultem-Kunststoff.
Lichtstrahlen 78 stellen durch eine emittierende Oberfläche 76 des VCSELs erzeugte Lichtstrahlen dar, die durch die Übertragungslinse 73 in den Lichtwellenleiter 70 einge­ koppelt werden. Lichtstrahlen 79 stellen Lichtstrahlen dar, die von der Oberfläche des Lichtwellenleiters 70 reflektiert werden. Zur Klarheit ist lediglich eine Seite der Licht­ strahlen gezeigt.
Die Übertragungslinse 73 ist ferner geformt, um den Betrag des durch die emittierende Oberfläche des VCSELs erzeugten Lichts, das in dem Lichtwellenleiter 70 empfangen wird und sich durch die Übertragungslinse 73 ausbreitet, zu maxi­ mieren. Ferner ist die Übertragungslinse 73 geformt, um die Existenz von verschiedenen Brechungsindexanomalien in in­ stallierten Lichtwellenleitern zu überwinden. Die unter­ schiedlichen Brechungsindexanomalien können bewirken, daß bestimmte Moden sich mit Geschwindigkeiten ausbreiten, die nicht erwünscht sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Tiefe der äußeren Rille der Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche 75 28 µm. Die Toleranz bei einer reaktiven Ionenätzung des ge­ bildeten Einsatzes beträgt etwa 2,5%, so daß die Rillen­ tiefeschwankung 0,7 µm betragen würde. Mit einem Brechungs­ index von Ultem von 1,632 entspricht dies einem Phasenfehler von 0,4 µm. Dies ist ein großer Bruchteil der Betriebswel­ lenlänge von 0,85 µm. Um den Fehler auf ein 0,1-faches der Wellenlänge (λ) herunterzudrücken beträgt die Rillentiefe 5 µm. Dies entspricht einer Tiefe von 4 λ. Eine Art, dies zu erreichen, besteht darin, jede Rille in mehrere kleine zu teilen, wobei eine Maximumphasentiefe von 4 λ beibehalten wird. Alternativ kann eine neue flache Rille von der Haupt­ rille abgespalten werden, wenn die Phasentiefe 4 λ erreicht.
Fig. 8 stellt eine vereinfachte Endansicht der Übertragungs­ linse 73 und eine Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche 75 dar.
Fig. 9 stellt ein vereinfachtes Diagramm dar, das schräge Strahlenwege 91 an einem Ende des Lichtwellenleiters 70 von einem Punktquellenlaser darstellt. Gemäß Fig. 9 koppeln schräge Strahlen von der Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche 75 tangential und außeraxial in den Lichtwellenleiter 70 ein. Die schrägen Strahlen die tangential und außeraxial sind, sind sehr vorteilhaft, wenn Signale mit einer hohen modalen Bandbreite in Lichtwellenleiter mit Brechungsindexanomalien in der Mitte und an dem Rand gelangen. Derartige Strahlen werden nie die Mitte oder den Rand des Lichtwellenleiters erreichen.
Fig. 10 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Über­ tragungslinse 103, die verwendet wird, um Licht, das durch eine emittierende Oberfläche 106 eines VCSELs erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter 100 einzukoppeln. Fig. 10 ist darstellend aufzufassen und ist in die vertikale Richtung nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Die Übertragungslinse 103 weist eine hyperbolische parallel-richtende Linsen-Ober­ fläche 104 und eine sphärische Linsenoberfläche 105 auf. Der Lichtwellenleiter 100 weist einen Kernbereich 102 und einen Hüllbereich 101 auf. Die Übertragungslinse 103 besteht bei­ spielsweise aus einem Ultem-Kunststoff.
Lichtstrahlen 108 stellen durch die emittierende Oberfläche 108 des VCSELs erzeugte Lichtstrahlen dar, die durch die Übertragungslinse 103 parallel gerichtet und in den Licht­ wellenleiter 100 eingekoppelt werden. Die Lichtstrahlen 109 stellen Lichtstrahlen dar, die von der Oberfläche des Licht­ wellenleiters 100 reflektiert werden.
Die Übertragungslinse 103 ist ferner geformt, um den Betrag des durch die emittierende Oberfläche des VCSELs erzeugten Lichts, das in dem Lichtwellenleiter 100 empfangen wird und sich durch die Übertragungslinse 103 ausbreitet, zu maxi­ mieren.
Fig. 11 stellt eine vereinfachte Endansicht der Übertra­ gungslinse 103 und der sphärischen Linsenoberfläche 105 dar.
Fig. 12 stellt ein vereinfachtes Diagramm dar, das radiale Strahlenwege 121 von einem Punktquellenlaser an einem Ende des Lichtwellenleiters 100 zeigt.
In Fig. 10 kann der Ort der hyperbolischen parallelrichten­ den Linsenoberfläche mit dem Ort der sphärischen Linsenober­ fläche ausgetauscht werden. Die resultierende Beleuchtung ergibt für den Lichtwellenleiter eine hervorragende Kopplung und reduziert die Rückkopplung zu dem VCSEL.
Beispielsweise stellt Fig. 13 ein vereinfachtes Blockdia­ gramm einer Übertragungslinse 133 dar, die verwendet wird, um Licht, das durch eine emittierende Oberfläche 136 eines VCSELs erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter 130 einzu­ koppeln. Fig. 13 ist darstellend aufzufassen und ist in der vertikalen Richtung nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Die Übertragungslinse 133 weist eine sphärische Linsen-Ober­ fläche 134 und eine hyperbolische Linsenoberfläche 135 auf. Der Lichtwellenleiter 130 weist einen Kernbereich 132 und einen Hüllbereich 131 auf. Die Übertragungslinse 133 besteht beispielsweise aus Ultem-Kunststoff.
Lichtstrahlen 138 stellen durch die emittierende Oberfläche 136 des VCSELs erzeugte Lichtstrahlen dar, die durch eine Übertragungslinse 133 in den Lichtwellenleiter 130 einge­ koppelt werden. Lichtstrahlen 139 stellen Lichtstrahlen dar, die von der Oberfläche des Lichtwellenleiters 130 reflek­ tiert werden.
Die Übertragungslinse 133 ist geformt, um den Betrag des durch die emittierende Oberfläche des VCSELs erzeugten Lichts, das in dem Lichtwellenleiter 130 empfangen wird und sich durch die Übertragungslinse 133 ausbreitet, zu maxi­ mieren.

Claims (18)

1. Übertragungslinse (13; 43; 73) für eine Faseroptik, die Licht (18; 48; 78), das durch einen Laser (16; 46; 76) erzeugt wird, in einen Lichtwellenleiter (10; 40; 70) überträgt, wobei die Übertragungslinse (13; 43; 73) folgende Merkmale aufweist:
eine hyperbolische parallel-richtende Oberfläche (14; 44; 74), um Licht (18; 48; 78), das von dem Laser (16; 46; 76) ausgeht, zu empfangen und parallel zu richten; und
eine Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75), die derart geformt ist, daß
Licht (18; 48; 78), das von dem Lichtwellenleiter (10; 40; 70) reflektiert wird, nicht auf den Laser (16; 46; 76) zurück fokussiert wird; und
für Licht (18; 48; 78), das in den Lichtwellenleiter (10; 40; 70) eingekoppelt wird, Brechungsindexanomalien auf der Achse des Lichtwellenleiters (10; 40; 70) ver­ mieden werden.
2. Übertragungslinse (13; 43; 73) gemäß Anspruch 1, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) ferner geformt ist, so daß für Licht (18; 48; 78), das in den Lichtwellenleiter (10; 40; 70) eingekoppelt wird, Brechungsindexanomalien auf einer Hüllgrenzfläche in dem Lichtwellenleiter (10; 40; 70) vermieden werden.
3. Übertragungslinse (13; 43; 73) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine toroidale Linsenoberfläche ist.
4. Übertragungslinse (13; 43; 73) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine Mehr-Zonen-Linsenoberfläche (45) ist.
5. Übertragungslinse (13; 43; 73) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine Vier-Zonen-Linsenoberfläche (45) ist.
6. Übertragungslinse (13; 43; 73) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche (75) ist.
7. Übertragungslinse (13; 43; 73) gemäß einem der Ansprü­ che 1 bis 6, bei der der Laser (16; 46; 76) ein ober­ flächenemittierender Vertikalresonatorlaser ist.
8. Übertragungslinse (103), um Licht (108), das durch einen Laser emittiert wird, in einen Lichtwellenleiter (100) zu übertragen, wobei die Übertragungslinse (103) folgende Merkmale aufweist:
eine hyperbolische parallel-richtende Oberfläche (104), um Licht (108), das von dem Laser (106) ausgeht, zu empfangen und parallel zu richten; und
eine Ausgangslinsenoberfläche (105), die eine sphäri­ sche Form aufweist.
9. Übertragungslinse (103) gemäß Anspruch 8, bei der der Laser (106) ein oberflächenemittierender Vertikalre­ sonatorlaser (106) ist.
10. Übertragungslinse (133) für eine Faseroptik, die Licht (138), das durch einen Laser (136) emittiert wird, in einen Lichtwellenleiter (130) überträgt, wobei die Übertragungslinse (133) folgende Merkmale aufweist:
eine sphärische Oberfläche (134), um Licht (138), das von dem Laser (136) ausgeht, zu empfangen; und
eine hyperbolische Ausgangslinsenoberfläche (135).
11. Lichtübertragungsvorrichtung mit folgenden Merkmalen:
einem Laser (16; 46; 76);
einem Lichtwellenleiter (10; 40; 70); und
einer Übertragungslinse (13; 43; 73), um Licht (18; 48; 78), das durch den Laser (16; 46; 76) emittiert wird, in den Lichtwellenleiter (10; 40; 70) zu übertragen, wobei die Übertragungslinse (13; 43; 73) folgende Merk­ male aufweist:
eine hyperbolische parallel-richtende Oberfläche (14; 44; 74), um Licht (18; 48; 78), das von dem Laser (16; 46; 76) ausgeht, zu empfangen und parallel zu richten, und
eine Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75), die derart geformt ist, daß Licht (18; 48; 78), das von der Übertragungslinse (13; 43; 73) reflektiert wird, nicht an einem Ort fokussiert wird, an dem das Licht (18; 48; 78) durch den Laser (16; 46; 76) emittiert wird, und
für Licht (18; 48; 78), das in den Lichtwellenleiter (10; 40; 70) eingekoppelt wird, Brechungsindexanomalien auf einer Achse des Lichtwellenleiters (10; 40; 70) vermieden werden.
12. Lichtübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der der Laser (16; 46; 76) ein oberflächenemittierender Vertikalresonatorlaser ist.
13. Lichtübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, bei der die Ausgangslinsenöberfläche (15; 45; 74) ferner geformt ist, so daß für Licht (18; 48; 78), das in den Lichtwellenleiter (10; 40; 70) eingekoppelt wird, Brechungsindexanomalien auf einer Hüllgrenzfläche in dem Lichtwellenleiter (10; 40; 70) vermieden wird.
14. Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine toroidale Linsenoberfläche (15) ist.
15. Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine Mehr-Zonen-Linsenoberfläche (45) ist.
16. Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine Vier-Zonen-Linsenoberfläche (45) ist.
17. Lichtübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Ausgangslinsenoberfläche (15; 45; 75) eine Spiral-Fresnel-Linsenoberfläche (75) ist.
18. Lichtübertragungsvorrichtung mit folgenden Merkmalen:
einem Laser (106; 136);
einem Lichtwellenleiter (100; 130); und
einer Übertragungslinse (103; 133), um Licht (108; 138), das durch den Laser (106; 136) emittiert wird, in den Lichtwellenleiter (100; 130) zu übertragen, wobei die Übertragungslinse (103; 133) folgende Merkmale auf­ weist:
eine sphärische Oberfläche zum Empfangen von Licht (108; 138), das von dem Laser (106; 136) ausgeht, und
eine hyperbolische Ausgangslinsenoberfläche (135).
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