DE10160233B4 - Device for transmitting optical signals with lateral coupling to optical waveguides - Google Patents
Device for transmitting optical signals with lateral coupling to optical waveguides Download PDFInfo
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Abstract
Vorrichtung
zur Übertragung
optischer Signale umfassend
– mindestens einen Lichtwellenleiter
aus einem lichtleitenden Kern, welcher mit mindestens einer Beschichtung
versehen ist, die zu einer Reflexion des im lichtleitenden Kern geführten Lichtes
führt und
– mindestens
einer Quelle zur Aussendung von Licht,
– mindestens einem Empfänger zum
Empfang von Licht,
– mindestens
einem Mittel zur Ankopplung von Quelle bzw. Empfänger an den Lichtleiter umfassend
Streuzentren zur Umlenkung des Lichtes mittels Streuung,
– wobei
mindestens ein Streuzentrum reversibel ausgeführt ist, Flüssigkristalle umfasst und durch
Beaufschlagung mindestens einer Elektrode mit einem elektrischen
Signal aktiviert oder deaktiviert werden kann,
– wobei
Elektrode sowie Quelle bzw. Empfänger
relativ zu dem Lichtwellenleiter bewegbar sind und die mindestens eine
Elektrode in Bewegungsrichtung vor Quelle bzw. Empfänger angeordnet
ist, so dass an jeder Stelle des Lichtwellenleiters die zur Ankopplung
notwendigen Eigenschaften hergestellt werden, bevor Quelle bzw.
Empfänger
die entsprechenden Stelle erreichen, und...Device for transmitting optical signals comprising
- At least one optical waveguide of a photoconductive core, which is provided with at least one coating, which leads to a reflection of the light guided in the photoconductive core light and
At least one source for emitting light,
At least one receiver for receiving light,
At least one means for coupling the source or receiver to the light guide, comprising scattering centers for deflecting the light by means of scattering,
Wherein at least one scattering center is reversible, comprises liquid crystals and can be activated or deactivated by applying at least one electrode with an electrical signal,
- Wherein electrode and source or receiver are movable relative to the optical waveguide and the at least one electrode in the direction of movement in front of the source or receiver is arranged so that at each point of the optical waveguide necessary for coupling properties are prepared before the source or receiver reach the appropriate place, and ...
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung beziehungsweise ein Verfahren zur optischen Signalübertragung. Hierzu erfolgt die ein- bzw. Auskopplung von Licht an unterschiedlichen Stellen eines Lichtwellenleiters.The The invention relates to a device or a method for optical signal transmission. For this purpose, the input or output of light takes place at different Make an optical fiber.
Stand der TechnikState of the art
Zur optischen Signalübertragung, insbesondere zwischen gegeneinander beweglichen Teilen, sind verschiedene Übertragungstechniken bekannt. Um die hohen Anforderungen an Bandbreite, bis in den GBaud- Bereich, wie sie bei modernen Kommunikationssystemen gefordert sind, zu erfüllen ist das zweckmäßigste Medium zum Transport des Lichtes ein Lichtwellenleiter. Üblicherweise erfolgt die ein- bzw. Auskopplung von Licht bei derartigen Lichtwellenleitern ausschließlich an den Enden. Um nun eine Übertragung von unterschiedlichen Positionen oder sogar zwischen gegeneinander bewegten Einheiten zu ermöglichen, ist es notwendig, an unterschiedlichen Positionen der Lichtwellenleiter Licht ein- bzw. auszukoppeln. So kann beispielsweise Licht längs des Lichtwellenleiters an beliebigen Stellen eingekoppelt und an mindestens einem Ende des Lichtwellenleiters wieder ausgekoppelt werden. Ebenso kann das Licht an einem oder an beiden Enden eingekoppelt und an einer oder mehreren Positionen längs des Lichtwellenleiters ausgekoppelt werden. Besonders vorteilhaft wäre die Möglichkeit der ein- bzw. Auskopplung an beliebigen Positionen. Moderne Datenübertragungssysteme basieren meis tens auf einer bidirektionalen Datenkommunikation. Daher sollte das zugrundelegende Übertragungssystem auch für bidirektionalen Übertragung geeignet sein. Weiterhin wäre es wünschenswert, wenn die Bewegung der Einheiten zueinander mit relativ hoher Geschwindigkeit, beispielsweise im Bereich von einigen m/s erfolgen könnte. Damit wären derartige Übertragungssysteme beispielsweise in modernen Computertomographen einsetzbar. Da bei diesen hohen mechanischen Geschwindigkeiten eine kontaktierende Übertragung, bei der die optischen Komponenten von Rotor und Stator in mechanischem Kontakt miteinander stehen, kaum mehr realisierbar ist, sollte die Übertragung auch berührungslos erfolgen. Weiterhin sollte eine solche Übertragung auch weitgehend unempfindlich gegenüber mechanischen Toleranzen sein. Dadurch lassen sich bei hoher Zuverlässigkeit die Systemkosten niedrig halten.to optical signal transmission, in particular between mutually movable parts, are different transmission techniques known. In order to meet the high bandwidth requirements, up to the GBaud Range, as required in modern communication systems, to fulfill is the most appropriate medium to transport the light an optical fiber. Usually the input or output of light takes place in such optical waveguides exclusively at the ends. Now to a transfer from different positions or even between them to allow moving units It is necessary at different positions of the optical fibers To couple light in and out. For example, light along the Optical waveguide coupled at any point and at least one end of the optical waveguide are decoupled again. As well The light can be coupled in and out at one or both ends one or more positions along be coupled out of the optical waveguide. Especially advantageous that would be possibility the coupling or decoupling at arbitrary positions. Modern data transmission systems Most are based on bidirectional data communication. Therefore, the underlying transmission system should also be for bidirectional transmission be suitable. Further would be it desirable when the movement of the units to each other at a relatively high speed, For example, in the range of a few m / s could be done. In order to would be such transmission systems used for example in modern computer tomography. There at these high mechanical speeds a contacting transmission, in which the optical components of rotor and stator in mechanical Contact each other, barely realizable, the transfer should be also contactless respectively. Furthermore, such a transfer should also be broad insensitive to be mechanical tolerances. This can be done with high reliability keep system costs low.
Zu einer solchen Ein- bzw. Auskopplung von Licht bei Lichtwellenleitern sind verschiedene Vorrichtungen bzw. Verfahren bekannt.To Such a coupling or decoupling of light in optical waveguides Various devices and methods are known.
In
der
Ein
weiteres Verfahren ist in der
Diese Verfahren hat den Nachteil, dass einerseits die Übertragung nur in einer Richtung möglich ist, d. h. es kann Licht ausschließlich von außen in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden und andererseits eine häufig nicht akzeptable Begrenzung der Bandbreite durch die langen Zeitkonstanten des Fluoreszenzfarbstoffes erfolgt.These Method has the disadvantage that on the one hand, the transmission only in one direction possible is, d. H. It can only be used externally in the light Fiber optic cables are coupled and on the other hand often not acceptable bandwidth limitation due to the long time constants of the fluorescent dye.
Eine
wesentlich wirkungsvolleres und breitbandigeres Verfahren ist in
der internationale Veröffentlichung
In
der
Die
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung beziehungsweise ein Verfahren zur breitbandigen Ein- bzw. Auskopplung von Licht in Lichtwellenleiter anzugeben, wobei die Position der Ein- bzw. Auskopplung mit hoher Geschwindigkeit veränderbar ist und gleichzeitig mit relativ geringen Systemkosten eine hohe Zuverlässigkeit bzw. hohe Lebensdauer erreicht werden kann.It is therefore the task of a device or a method for broadband coupling or decoupling of light in optical fibers, the position of the input or Outcoupling is changeable at high speed and at the same time high reliability with relatively low system costs or long life can be achieved.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Mitteln gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen weiteren Ansprüche.The The object is achieved with the in the independent one Claim specified means solved. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent further Claims.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Übertragung optischer Signale, welche mindestens einen Lichtleiter, mindestens eine Quelle zur Aussendung von Licht, mindes tens ein Empfänger zum Empfang von Licht und mindestens ein Mittel zur Ankopplung von Quelle und Empfänger an den Lichtleiter derart gestaltet, dass das bzw. die Mittel zur Ankopplung Streuzentren bzw. zumindest ein Streuzentrum zur Umlenkung des Lichts mittels Streuung umfassen.According to the invention is a Device for transmission optical signals, which at least one optical fiber, at least a source for emitting light, at least one receiver for receiving of light and at least one means of coupling source and receiver to the light guide designed such that the or the means for Coupling scattering centers or at least one scattering center for diversion of the light by means of scattering.
Der Lichtleiter besteht aus mindestens einem lichtleiten den Kern, welcher mit mindestens einer Beschichtung versehen ist. Der Kern kann eine beliebige Struktur aufweisen, welche beispielsweise homogen ist, ein Stufenindexprofil aufweist bzw. ein Gradientenindexprofil aufweist. Die Lichtleitung erfolgt durch Reflexionen des im lichtleitenden Kern geführten Lichtes an den Grenzflächen zwischen Kern und Beschichtung bzw. den Beschichtungen selbst. Der Kern selbst ist bevorzugt als fester, lichtleitender Körper wie beispielsweise Glas oder Plexiglas ausgeführt. Ebenso kann er aber auch aus einer Flüssigkeit oder einem gasförmigen Medium bestehen. Die in dieser Schrift verwendeten Begriffe der Quelle bzw. des Empfängers beziehen sich allgemeiner Form auf Lichtquellen bzw. Lichtsenken. Dies können beispielsweise im Falle von Quellen verschiedene Sender in Form von LED, Laserdioden oder auch Glühlampen sein. Ebenso gibt es bezüglich der Empfänger keinerlei Einschränkungen, so dass diese beispielsweise Fotodioden oder auch das menschliche Auge sein können. Als Lichtquelle in Bezug auf die erfindungs gemäße Vorrichtung kann auch jedes Mittel zum Transport von Licht bzw. zur Lichtstrahlführung bzw. -Formung angesehen werden, wie beispielsweise lichtleitende Fasern, die Licht von einer entfernten Lichtquelle zur erfindungsgemäßen Vorrichtung transportieren. Wesentlich für die Erfindung ist, dass Licht von außen eingespeist wird (Quelle) und Licht wieder nach außen abgegeben werden kann (Empfänger).Of the Light guide consists of at least one light-guiding the core, which is provided with at least one coating. The core can be any Structure, which is, for example, homogeneous, a step index profile has or has a gradient index profile. The light pipe takes place by reflections of the guided in the photoconductive core light at the interfaces between the core and the coating or the coatings themselves Core itself is preferred as a solid, light-guiding body such as For example, glass or Plexiglas executed. But he can as well from a liquid or a gaseous one Medium exist. The terms used in this document the Source or the recipient refer in general form to light sources or light sinks. This can be, for example in the case of sources different transmitters in the form of LED, laser diodes or even light bulbs be. Likewise, there are the recipient no restrictions, so that these, for example, photodiodes or even the human eye could be. As a light source in relation to the fiction, contemporary device can also each Means for transporting light or for light beam guidance or Formation, such as photoconductive fibers, the light from a remote light source to the device according to the invention transport. Essential for the invention is that light is fed from the outside (source) and Light out again can be delivered (receiver).
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Streuzentrum reversibel ausgeführt. Ein derartiges reversibles Streuzentrum kann je nach Anforderungen an den aktuellen Betriebszustand aktiviert oder deaktiviert sein. Ist an einer bestimmten Stelle das Streuzentrum aktiviert, so ist eine Ein- bzw. Auskopplung an dieser Stelle möglich, ist das Streuzentrum deaktiviert, so ist eine Ein- bzw. Auskopplung nicht mehr möglich. Damit kann die Verteilung des Lichtes von verschiedenen Sendern an verschiedene Empfänger gesteuert werden. Wird ein reversibles Streuzentrum zur Lichtumlenkung in den Kern integriert, so ist auch die Richtung des Lichtes bzw. die Strahlaufteilung durch das Streuzentrum steuerbar. Durch die Ausbildung mit reversiblen Streuzentren kann die Durchgangsdämpfung des gesamten Systems relativ gering gehalten werden, da tatsächlich nur an den zur Ankopplung vorgesehenen Orten eine Streuung auftritt. Somit ist das System auch für besonders ausgediente bzw. lange Lichtwellenleiter geeignet. Eine Steuerung der Streuung kann insbesondere durch elektromagnetische Felder erfolgen. Mittels der steuerbaren Streuzentren ist eine aktive Steuerung des optischen Signalflusses möglich. So kann die Lichtzufuhr zu beziehungsweise von bestimmten Empfängern beziehungsweise Sendern gezielt gesteuert werden.According to the invention is at least a scattering center reversible executed. Such a reversible Scattering center may vary depending on the requirements of the current operating condition be activated or deactivated. Is at a certain point the scattering center activated, so is a coupling or decoupling this place possible, if the scattering center is deactivated, then there is a coupling or decoupling not possible anymore. This allows the distribution of light from different transmitters controlled to different receivers become. Will a reversible scattering center for light redirection in integrated the core, so is the direction of the light or the Beam splitting controllable by the scattering center. Through the training With reversible scattering centers, the transmission loss of the entire system are kept relatively low, since actually only scattering occurs at the locations intended for coupling. Thus, the system is also for particularly worn or long optical fibers suitable. A controller the scattering can be done in particular by electromagnetic fields. By means of the controllable scattering centers is an active control of the optical Signal flow possible. Thus, the light supply to or from certain receivers or Controlled stations.
Erfindungsgemäß besteht mindestens ein Streuzentrum bzw. ein Bereich von Streuzentren aus Flüssigkristallen. Mit Flüssigkristallen lassen sich auf besonders einfache Weise steuerbare bzw. reversible Streuzentren bzw. Gitter realisieren. Hier kann besonders einfach durch ein Steuersignal die Orientierung der Flüssigkristalle und damit die Streuungswirkung gesteuert werdenAccording to the invention at least one scattering center or a range of scattering centers of liquid crystals. With liquid crystals can be controlled in a particularly simple manner or reversible Realize scattering centers or grids. Here can be very easy by a control signal, the orientation of the liquid crystals and thus the Scattering be controlled
Entsprechend den Anforderungen zur Ausbildung von Streuzentren wird diese Elektrode mit einem Gleichspannungssignal zur Ausbildung eines statischen Feldes oder mit einem Wechselsignal bzw. einem hochfrequenten Signal zur Ausbildung eines dynamischen oder Wechselfeldes beaufschlagt.Corresponding The requirements for the formation of scattering centers is this electrode with a DC signal to form a static Field or with an alternating signal or a high-frequency signal applied to the formation of a dynamic or alternating field.
Weiter ist mindestens eine Elektrode in Bewegungsrichtung vor Quelle bzw. Empfänger angeordnet. Durch diese Anordnung werden räumlich vor Quelle bzw. Empfänger die zur Ankopplung notwendigen Eigenschaften hergestellt. So wird am aktuellen Ort der Elektrode bzw. Elektroden durch deren Feld eine entsprechende Streuung hergestellt. Diese bleibt durch die Trägheit der Flüssigkristallen eine gewisse Zeit erhalten. Während dieser Zeit bewegen sich Quelle bzw. Empfänger über diesen Ort und sind in der Lage, optische Signale anzukoppeln. Bevorzugterweise wird die Trägheit der Flüssigkristalle derart dimensioniert, dass bei der niedrigsten geforderten Geschwindigkeit beim überfahren von Quelle bzw. Empfänger eines zuvor auf Streuung eingestellten Ortes noch die Streuung in hinreichendem Maße vorhanden ist.Furthermore, at least one electrode is arranged in the direction of movement in front of the source or receiver. By this arrangement, the necessary for coupling spatially before the source or receiver properties are produced. So is the aktuel len location of the electrode or electrodes produced by the field a corresponding scattering. This is maintained for a certain time by the inertia of the liquid crystals. During this time, the source or receiver move over this location and are able to couple optical signals. Preferably, the inertia of the liquid crystals is dimensioned such that at the lowest speed required when driving over the source or receiver of a previously set to scatter location nor the scattering is sufficiently available.
Die Ankopplung mit Streuzentren bietet zwar gegenüber einer Ankopplung mit Gittern einen verringerten Wirkungsgrad, dafür ist der technische Aufwand für das gesamte System wesentlich geringer. Eine Kompensation des niedrigeren Wirkungsgrades kann beispielsweise durch Einsatz von leistungsfähigeren Quellen bzw. empfindlicheren Empfängern erfolgen. Dafür sind die Anforderungen an die Genauigkeit der mechanischen und optischen Komponenten wesentlich geringer.The Although coupling with scattering centers offers a connection with gratings a reduced efficiency, but this is the technical effort for the entire system much lower. A compensation of the lower one Efficiency, for example, by using more powerful Sources or more sensitive recipients. For that are the Requirements for the accuracy of the mechanical and optical Components much lower.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Bereich mit Streuzentren in der Beschichtung vorhanden. Bei einer solchen Anordnung wird die Führung des Lichtes im Kern selbst durch die Streuzentren nicht beeinträchtigt. Dennoch ist eine Einkopplung in den Kern des Lichtleiters durch Streuung möglich. Eine Auskopplung ist nur dann möglich, wenn die Streuzentren nahe genug beim Kern angeordnet sind. Durch das Einbetten von Streuzentren in die Beschichtung kann einerseits ein mechanischer Schutz der Streuzentren und andererseits auch eine gegenüber einer Anordnung von Streuzentren an der Oberfläche der Beschichtung verringerte Dämpfung erreicht werden. Auch eine solche Anordnung ist vorteilhaft fertigbar, wenn der Kern in einem eigenen unabhängigen Prozess hergestellt werden muss. Es wird dann in einem zweiten Prozessschritt das Streuzentrum zusammen mit der Beschichtung aufgebracht.In a particularly advantageous embodiment of the invention is at least an area with scattering centers is present in the coating. at Such an arrangement becomes the guidance of the light in the core itself not affected by the scattering centers. Nevertheless, there is a coupling into the core of the light guide by scattering possible. A decoupling is only possible when the scattering centers are located close enough to the core. By the Embedding scattering centers in the coating can on the one hand mechanical protection of the scattering centers and on the other hand also a across from an arrangement of scattering centers on the surface of the coating decreased damping be achieved. Such an arrangement is advantageously manufactured, if the core in a separate independent Process must be made. It will then be in a second process step applied the scattering center together with the coating.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Bereich mit Streuzentren an der Oberfläche der Beschichtung vorgesehen. Mit solchen Streuzentren an der Oberfläche der Beschichtung ist nur eine Einkopplung von Licht in den lichtleitenden Kern möglich. Ein solches Element kann jedoch in Verbindung mit anderen erfindungsgemäßen zur Auskopplung von Licht geeigneten Elementen eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the invention is at least an area provided with scattering centers on the surface of the coating. With such scattering centers on the surface of the coating is only a coupling of light in the photoconductive core possible. One However, such element may be used in conjunction with other inventive Coupling of light suitable elements are used.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass mindestens ein Bereich mit Streuzentren in Kern selbst vorgesehen ist. Streuzentren im Kern ermöglichen eine besonders effiziente Einkopplung bzw. Auskopplung von Licht. Allerdings beeinträchtigen Sie die Lichtführung in Kern und verursachen eine Dämpfung des Lichts. Diese Einbettung in den Kern ermöglicht die Herstellung in einem Fertigungsschritt und bietet einen optimalen Schutz vor äußeren Einflüssen.A Another advantageous embodiment of the invention is that at least one area provided with scattering centers in the core itself is. Enable scattering centers in the core a particularly efficient coupling or decoupling of light. Indeed impair You the light guide in core and cause a damping of the light. This embedding in the core allows the production in one Production step and offers optimum protection against external influences.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Bereich mit Streuzentren an einer Grenzfläche bzw. der Oberfläche des lichtleitenden Kerns vorgesehen. Durch eine solche Anordnung an einer Grenzfläche des lichtleitenden Kerns ist neben der Lichteinkopplung in den lichtleitenden Kern auch eine Lichtauskopplung möglich. In Kombination mit derartigen Ausgestaltungen ist eine vollständige Übertragung von Licht zwischen einer Quelle und einem Empfänger möglich. Eine Anordnung von Streuzentren an einer Grenzfläche des lichtleitenden Kerns hat gegenüber der Anordnung von Streuzentren an der Außenseite einer Beschichtung den Vorteil der größeren Robustheit und Zuverlässigkeit, da das Streuzentrum hier noch durch eine darüber liegende Beschichtung geschützt wird. Somit ist eine Berührung von außen und Verschmutzung ausgeschlossen. Weiterhin besitzt diese Ausführungsform eine niedrigere Durchgangsdämpfung als eine Anordnung von Streuzentren an der Außenseite einer Beschichtung. So wird senkrecht von außen einfallendes Licht im letzteren Fall, bereits an der Außenseite der Beschichtung durch die Streuzentren in einen schrägen, im Kern führbaren Winkel abgelenkt. Dabei durchläuft es die Beschichtung in einen relativ flachen Winkel und damit auf einer relativ langen Strecke. Die Beschichtung hat in der Regel gegenüber den Kern eine deutlich höhere Dämpfung. Tritt das Licht senkrecht durch die Beschichtung und wird erst an der Oberfläche des Kerns abgelenkt, so durchläuft es eine wesentlich kürzere Wegstrecke in der Beschichtung und erfährt damit eine geringere Dämpfung. Dies wird sich auf die Leistungsbilanz des gesamten Übertragungssystems positiv aus.In a further advantageous embodiment of the invention is at least an area with scattering centers at an interface or the surface of the provided light-conducting core. By such an arrangement an interface of the photoconductive core is in addition to the light coupling in the photoconductive Kern also a light extraction possible. In combination with such Embodiments is a complete transmission of light between a source and a receiver possible. An arrangement of scattering centers at an interface of the photoconductive core has opposite the arrangement of scattering centers on the outside a coating has the advantage of greater robustness and reliability, because the scattering center is still protected by an overlying coating. Thus, a touch from the outside and pollution excluded. Furthermore, this embodiment has a lower transmission loss as an array of scattering centers on the outside of a coating. So is perpendicular from the outside incident Light in the latter case, already on the outside of the coating through the scattering centers in an oblique, at the core feasible Angle distracted. It goes through it places the coating in a relatively shallow angle and thus on a relatively long distance. The coating usually has across from the core a much higher Damping. If the light passes vertically through the coating and is only on the surface deflected by the core, so goes through it's a much shorter one Distance in the coating and thus experiences a lower attenuation. This will affect the current account of the entire transmission system positive.
Umfasst die Beschichtung ein Material, welches selbst reflektierende Eigenschaften besitzt, so ist entweder mindestens ein Streuzentrum selbst in diese Beschichtung einzubringen, was beispielsweise in der Form von Durchbrüchen realisiert werden kann, oder es ist an der Stelle der Streuzentren eine Aussparung der Beschichtung vorzusehen.includes the coating is a material which has self-reflective properties owns, so is either at least one scattering center even in this Coating bring what realized, for example, in the form of breakthroughs can be, or it is at the location of the scattering centers a recess to provide the coating.
Streuzentren an der Grenzflächen des lichtleitenden Kerns können vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsgang zusammen mit der Oberfläche des Kerns gefertigt werden. So kann beispielsweise ein Streuzentrum bereits mit einem Stempel, welcher gleichzeitig die Kontur der Oberfläche formt, eingeprägt werden.scattering centers at the interfaces of the photoconductive core preferably in a single operation together with the surface of the core be made. For example, a scattering center may already be with a stamp, which simultaneously forms the contour of the surface, imprinted become.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin das mindestens ein Streuzentrum an vorgegebenen Positionen fixiert ist. Derartige Streuzentren sind also bereits mit dem Fertigungsprozess an bestimmten vorgegebenen Positionen gefertigt. Sie zeichnen sich durch hohe mechanische Stabilität und Robustheit aus.A further advantageous embodiment of the invention is that at least one scattering center is fixed at predetermined positions. Such scattering centers are thus already with the Ferti made at certain predetermined positions. They are characterized by high mechanical stability and robustness.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass mindestens ein reversibles Streuzentrum beziehungsweise ein Bereich von Streuzentren derart ausgebildet ist, dass beim Anliegen eines Signals beziehungsweise bei einer Energiezufuhr eine zur Ankopplung geeignete Streuung entsteht. In diesem Falle kann durch ein externes Signal ein Streuzentrum bzw. ein Bereich von Streuzentren aktiviert werden.A Embodiment of the invention is that at least one reversible Scattering center or a range of scattering centers such is formed that when applying a signal or When an energy supply suitable for coupling scattering arises. In this case, an external signal can cause a scattering center or a range of scattering centers are activated.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besitzt Streuzentren beziehungsweise einen Bereich aus Streuzentren, welche derart ausgebildet sind, dass sie im Ruhezustand eine zur Auskopplung geeignete Streuung aufweisen. Erst durch Anlegen eines Signals beziehungsweise durch Energiezufuhr kann die Streuung derart verringert werden, dass keine Ankopplung erfolgt. Soll bei einer solchen Ausgestaltung der Erfindung eine Ankopplung lediglich in einem begrenzte Bereich möglich sein, so ist im übrigen. Teil des Lichtwellenleiters eine Energiezuführung bzw. Signalisierung notwendig, um dort die Streuung zu deaktivieren.A Another embodiment of the invention has scattering centers or a range of scattering centers, which are designed such that they have at rest a suitable for decoupling scattering. Only by applying a signal or by energy supply can the scattering can be reduced so that no coupling takes place. Should be in such an embodiment of the invention, a coupling only possible in a limited area, so is the rest. part the optical waveguide requires an energy supply or signaling, to deactivate the scatter there.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichtwellenleiter bevorzugt aus Glas, Kunststoff oder anderen für die Lichtleitung geeignete Materi alien gefertigt. Hierbei kann er insbesondere in Form einer gezogenen Faser bzw. eines gegossenen oder geätzten planaren Wellenleiterelementes ausgeführt sein.In a further advantageous embodiment of the invention is the Optical waveguide preferably made of glass, plastic or other for the light pipe made of suitable materials. Here he can in particular Shape of a drawn fiber or a cast or etched planar Waveguide element executed be.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Lichtwellenleiter einen mit Flüssigkeit gefüllten Schlauch. Dieser kann Vorteilhafterweise mit Flüssigkristallen gefüllt sein.In a further advantageous embodiment of the invention the optical fiber a hose filled with liquid. This can advantageously be filled with liquid crystals.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Streuzentren derart angeregt bzw. aktiviert, dass ein Gitter ausgebildet wird. Dieses Gitter verbessert durch seine zusätzliche Beugung die Ankopplung des Lichtes und verringert dadurch die Durchgangsdämpfung.In a further advantageous embodiment of the invention Scattering centers excited or activated so that formed a grid becomes. This grid improves the coupling by its additional diffraction of the light and thereby reduces the transmission loss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Elektrode als ebene Platte vorgesehen. Diese kann wahlweise auch entsprechend der Kontur des Lichtwellenleiters gewölbt ausgeführt sein. Durch die Form der Elektrode wird Feldverteilung vorgegeben. Beim Einsatz von Flüssigkristallen steuert die Feldverteilung die Ausrichtung der Kristalle. Diese kann also durch die Elektrodenform gezielt beeinflusst werden. Somit kann beispielsweise durch die Ausrichtung der Elektrode bzw. Anlegen eines geeigneten Potenzials eine bestimmte Ausrichtung der Flüssigkristallen bzw. Streuung eingestellt werden. Im Falle einer Elektrode wäre beispielsweise als Gegenelektrode der Rahmen bzw. die Montagefläche des Lichtwellenleiters anzusehen. Somit müsste das Potenzial zwischen diesen beiden aufgebaut werden. Werden zwei Platten eingesetzt, so kann das Potenzial zwischen diesen beiden angelegt werden. Insbesondere bei Ausgestaltungen, bei denen das die Streuzentren ausbildende Material in Volumen des Kerns eingelagert ist, lassen sich auch durch mehrere Platten komplexes Feldverteilungen und damit komplexe Streueigenschaften einstellen. So wäre beispielsweise die Ausbildung einer Streuung in mehrere Richtungen gleichzeitig denkbar.In a further advantageous embodiment of the invention is at least an electrode provided as a flat plate. This can optionally be designed curved according to the contour of the optical waveguide. Due to the shape of the electrode field distribution is specified. At the Use of liquid crystals the field distribution controls the alignment of the crystals. These can therefore be influenced by the electrode shape targeted. Consequently For example, by the orientation of the electrode or application a suitable potential a certain orientation of the liquid crystals or scattering can be set. For example, in the case of an electrode as a counter electrode of the frame or the mounting surface of the optical waveguide to watch. Thus, would have the potential to be built between these two. Become two Plates used, so the potential between these two be created. Especially in embodiments in which the the scattering centers forming material stored in volume of the core is, can be through multiple panels complex field distributions and to adjust complex scattering properties. Such would be, for example the formation of a scatter in several directions simultaneously conceivable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine Elektrode eine Aussparung zum Durchtritt des Lichtes auf. Dadurch kann in Orten, welche den Ort der Lichteinkopplung umgeben, eine entsprechende Streuung hergestellt werden. Ist die Aussparung der Elektrode hinreichend klein, so ist auch noch unter dem Ort der Aussparung am Lichtwellenleiter ein hinreichendes elektrisches Feld zur Signalisierung der Streuung vorhanden. Um ein größeres elektrisches Feld am Ort der Streuung zur Verfügung zu stellen, kann die Lichtankopplung auch schräg durch eine Öffnung bzw. seitlich schräg erfolgen.In a further advantageous embodiment of the invention has at least an electrode has a recess for the passage of the light. This can in places surrounding the location of the light coupling, a corresponding one Scattering be made. Is the recess of the electrode sufficient small, so is even below the place of the recess on the optical fiber a sufficient electric field to signal the scattering available. To a larger electrical To provide field at the site of scattering, the light coupling can also oblique through an opening or laterally inclined respectively.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Elektrode aus einem Material ausgebildet, welches für das anzukoppelnde Licht eine ge ringe Durchgangsdämpfung aufweist. Dadurch kann die Lichtankopplung unmittelbar durch die Elektrode hindurch erfolgen. Dies ermöglicht eine von der Lichtankopplung vollkommen unabhängige Steuerung des elektrischen Feldes.In a further advantageous embodiment of the invention is at least an electrode formed of a material, which for the coupled Light a ring of transmission loss having. This allows the light coupling directly through the Electrode through. This allows one of the light coupling completely independent Control of the electric field.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besitzt mindestens eine Beschichtung reflektierende Eigenschaften. Damit wird zur Führung des Lichtes im Kern eine Reflexion an dem Beschichtungsmaterial benutzt.In another embodiment of the invention has at least one Coating reflective properties. This becomes the guidance of the light used in the core a reflection on the coating material.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besitzt mindestens eine Beschichtung, welche gegenüber dem Kern einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweist. Hierdurch wird die Lichtführung im Kern durch Totalreflexion des Lichtes an der Grenzfläche zwischen Kern und Beschichtung ermöglicht. Die Beschichtung kann beispielsweise im Fall eines Kunststoff-Kerns aus einem anderen Kunststoffmaterial mit anderem Brechungsindex bestehen. Selbstverständlich kann die Beschichtung auch ein Gradientenprofil des Brechungsindex aufweisen.A another embodiment of the invention has at least one coating, which opposite the core has a different refractive index. hereby becomes the light guide in the core by total reflection of the light at the interface between Core and coating allows. The coating may be, for example, in the case of a plastic core from another plastic material with a different refractive index consist. Of course For example, the coating may also have a gradient profile of the refractive index exhibit.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below without limiting the general inventive idea described by way of example with reference to the drawings. Show it:
In
In
In
In
In
Claims (16)
Priority Applications (1)
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