DE102004027219A1 - Optischer Schalter - Google Patents
Optischer Schalter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004027219A1 DE102004027219A1 DE200410027219 DE102004027219A DE102004027219A1 DE 102004027219 A1 DE102004027219 A1 DE 102004027219A1 DE 200410027219 DE200410027219 DE 200410027219 DE 102004027219 A DE102004027219 A DE 102004027219A DE 102004027219 A1 DE102004027219 A1 DE 102004027219A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- optical switch
- drive
- optical
- lenses
- deflection device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
- G02B26/0883—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3524—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3524—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
- G02B6/3528—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive the optical element being a prism
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
- G02B6/3554—3D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a volume
- G02B6/3556—NxM switch, i.e. regular arrays of switches elements of matrix type constellation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
- G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
- G02B6/3578—Piezoelectric force
Abstract
Die Erfindung betrifft optische Schalter mit zwei jeweils die Endenbereiche von Lichtwellenleitern mit einem Abstand zueinander positionierenden Arrays und mindestens einer beabstandet zum Endenbereich jedes Lichtwellenleiters angeordneten Linse, wobei die Enden der Lichtwellenleiter zueinander weisen. DOLLAR A Diese zeichnen sich insbesondere durch einen einfachen Aufbau mit wenigen Mitteln aus. Die Enden der Lichtwellenleiter als Eingang und als Ausgang liegen sich dabei gegenüber. In Strahlrichtung nach den Enden der Lichtwellenleiter sind jeweils Linsen angeordnet. Zwischen diesen Linsen kann zum Schalten mindestens eine von mehreren einen Lichtstrahl für einen Versatz brechende Ablenkeinrichtung platziert werden, so dass der Lichtstrahl über einen durch die Ablenkeinrichtung/Ablenkeinrichtungen bewirkten Versatz auf den benachbarten Lichtwellenleiter oder auf einen weiteren Lichtwellenleiter von parallel und äquidistant angeordneten Lichtwellenleitern des Ausgangs gelangen kann. Damit kann der Lichtstrahl leicht auf einen von mehreren Ausgängen geschaltet werden. Der parallele Versatz wird über eine zweifache Brechung in der Ablenkeinrichtung erreicht.
Description
- Die Erfindung betrifft optische Schalter mit zwei jeweils die Endenbereiche von Lichtwellenleitern mit einem Abstand zueinander positionierenden Arrays und mindestens einer beabstandet zum Endenbereich jedes Lichtwellenleiters angeordneten Linse, wobei die Enden der Lichtwellenleiter zueinander weisen.
- Durch die WO 98/43125 A1 (Optischer Mehrfachschalter) ist ein optischer Schalter bekannt, wobei über maximal zwei Ausnehmungen ein Umschalten dadurch erreicht wird, dass diese wahlweise mit einem optisch dünneren oder dichteren Stoff gefüllt werden. Dabei wirken zwei Flächen der Ausnehmung entweder als Reflexionsflächen oder als transmittierende Flächen. Durch den Wechsel der optischen Eigenschaften innerhalb eines transparenten Grundkörpers mit dieser Ausnehmung ergibt sich ein komplizierter Aufbau.
- Die
DE 199 10 375 A1 (Optischer Schalter und modulares Schaltsystem aus optischen Schaltelementen) beschreibt ein optisches Bauelement mit Kanälen, in denen sich Flüssigkeiten mit geeignetem Brechungsindex befinden. Durch eine Verschiebung der Flüssigkeiten innerhalb der Kanäle mittels Aktoren wird wahlweise das Licht durch die Flüssigkeit geleitet. Mit der Auswahl eines geeigneten Brechungsindex lassen sich Lichtstrahlen in beliebigen Winkeln ablenken, so dass ein Schalten gegeben ist. Der Nachteil dieser Lösung besteht in der Bewegung der Flüssigkeiten mittels der Aktoren, wobei eine bewegbare Flüssigkeit mit einem mechanisch wirkenden Aktor verbunden ist. - Die
EP 0 955 559 A1 (Optischer Schalter) beinhaltet einen optischen Schalter mit mehreren Kolliminatoren als Reflektormodule mit jeweils zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Reflexionsflächen. Einer der Reflektormdule ist über einen Antrieb verschiebbar geführt, so dass ein Schalten auf Lichtwellenleiter als Ausgänge gegeben ist. Ein derartiges Schalter ist nicht frei von sphärischer Aberration für kollimierte Strahlen, so dass Abbildungsfehler entstehen können. - In der
US 5,361,315 (Brechendes Element in einen optischen Strahlschalter) befinden sich zwischen Eingang und Ausgang ein Licht brechendes Element und ein Reflexionselement. Die Schaltfunktion basiert auf der Änderung des Winkels des brechendes Elementes gegenüber den Lichtstrahlen. Der Winkel bestimmt die Kanalselektion. Nachteilig sind insbesondere die notwendigen definierten Positionen des brechendes Elementes zu den Lichtstrahlen, da diese Positionen die Kanalselektion bestimmen. - Ein weiterer optischer Schalter ist durch die
DE 101 16 513 A1 (Optischer Schalter) bekannt, wobei in Strahlrichtung ein Faserarray, ein Linsenarray, ein Ablenkmodul und ein Reflektormodul vorhanden sind. Über das Ablenkmodul im Strahlengang wird ein paralleler Versatz erreicht. Dieser parallele Versatz entspricht dem Abstand benachbarter Linsen des Linsenarrays. Dieser Versatz wird über eine zweifache Brechung in einem Körper erreicht, der in den Strahlengang bewegbar ist. Über das Reflektormodul werden die Lichtstrahlen wenigstens zweimal in einer Ebene abgelenkt. Für das Schalten der Strahlen auf weitere Ausgänge muss das Reflektormodul bewegt werden. Für ein Schalten sind die Linsen, ein Strahlen brechendes Element und das Reflektormodul notwendig. - Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen mit wenigen Mitteln realisierten optischen Schalter zu schaffen.
- Dieses Problem wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
- Die erfindungsgemäßen optischen Schalter mit zwei jeweils die Endenbereiche von Lichtwellenleitern mit einem Abstand zueinander positionierten Arrays und mindestens einer beabstandet zum Endenbereich jedes Lichtwellenleiters angeordneten Linse zeichnen sich insbesondere durch einen einfachen Aufbau mit wenigen Mitteln aus.
- Die Enden der Lichtwellenleiter als Eingang und als Ausgang liegen sich dabei gegenüber. Die Endenbereiche der Lichtwellenleiter jedes Arrays sind vorzugsweise parallel und äquidistant zueinander angeordnet. In Strahlrichtung nach den Enden der Lichtwellenleiter sind jeweils Linsen angeordnet. Zwischen diesen Linsen kann zum Schalten mindestens eine von mehreren einen Lichtstrahl für einen Versatz brechende Ablenkeinrichtung platziert werden, so dass der Lichtstrahl über einen durch die Ablenkeinrichtung/Ablenkeinrichtungen bewirkten Versatz auf den benachbarten Lichtwellenleiter oder auf einen weiteren Lichtwellenleiter von parallel und äquidistant angeordneten Lichtwellenleitern des Ausgangs gelangen kann. Damit kann der Lichtstrahl leicht auf einen von mehreren Ausgängen geschaltet werden. Der parallele Versatz wird über eine zweifache Brechung in wenigstens einem Körper als Ablenkeinrichtung erreicht. Die Abstände der Lichtwellenleiter der Eingangsbaugruppe können gleich der der Lichtwellenleiter der Ausgangsbaugruppe sein. Der Abstand der Lichtwellenleiter der Eingangsbaugruppe entspricht dem Abstand der Lichtwellenleiter der Ausgangsbaugruppe oder ist ein ganzzahliges Vielfaches dieses Abstandes.
- Die Ablenkeinrichtung ist mit einem Antrieb gekoppelt oder ist Bestandteil eines Antriebs. Für die Realisierung der erfindungsgemäßen optischen Schalter sind nur Lichtwellenleiter, die in regulären Arrays angeordnet sind, sowie korrespondierende Linsen als Ein- und Ausgangsbaugruppe, Ablenkeinrichtungen und die Antriebe für die Ablenkeinrichtungen notwendig. Damit sind die optischen Schalter leicht und ökonomisch zu realisieren.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 angegeben.
- Die Endenbereiche der Lichtwellenleiter und damit die Arrays sind vorteilhafterweise nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 in wenigstens einer Ebene angeordnet und sind Bestandteile eines Konstruktionselementes. Dadurch ist der optische Schalter leicht realisierbar. Das Konstruktionselement weist dazu Nuten oder Öffnungen zur Führung und Fixierung der Endenbereiche der Lichtwellenleiter auf, so dass eine definierte Position dieser Endenbereiche gegeben ist. Die Nuten können leicht durch die Verwendung von bekannten Ätz- oder Abtragverfahren im Konstruktionselement erzeugt werden. Die Öffnungen sind vorteilhafterweise korrespondierend zueinander angeordnete Nuten zweier miteinander verbundener Bestandteile des Konstruktionselementes.
- Ein weiterer Vorteil ist durch das die Endenbereiche der Lichtwellenleiter aufnehmende und führende Array gegeben. Die Endenbereiche der Lichtwellenleiter können leicht in den Nuten oder Öffnungen positioniert werden, so dass ein bestimmter Abstand zwischen Ende des Lichtwellenleiters und Linse bei der Herstellung der optischen Schalter einstellbar ist. Der Abstand ist nach der Wellenlänge der Lichtstrahlen wählbar.
- Wenigstens ein den Abstand der Arrays bestimmender Bestandteil des Konstruktionselementes und/oder eine Ablenkeinrichtung ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 gleichzeitig der Anschlag für Ablenkeinrichtungen oder der zugeordneten Bewegungseinrichtung.
- Ablenkeinrichtungen aus einer Ablenkplatte oder zwei sowohl planparallelen als auch achromatisierten Ablenkplatten oder als Quader nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 weisen parallele Oberflächen auf. Der Winkel zwischen den Oberflächen und der Richtung der Lichtstrahlen richtet sich nach der Wellenlänge der Lichtstrahlen und sowohl der Materialien als auch der Dicke der Ablenkplatte oder des Quaders, da der Winkel zwischen brechender Fläche und einlaufendem und auslaufendem Strahl abhängig von der Wellenlänge, dem Material und der Dicke der Ablenkeinrichtung ist. Der Einfallswinkel, das Material und die Dicke sind daher für eine gegebene Wellenlänge so zu wählen , dass dieser Versatz nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 gleich dem Abstand zweier benachbarter Linsen oder dem 2^N-fachen (mit n = 1, 2, 3, 4, ...) dieses Abstandes entspricht und so ein Umschalten gewährleistet ist. Der Versatz entspricht dem 2^N-fachen des Abstandes benachbarter Kanäle. Das wird unter anderem erreicht, indem für gleiche Materialien und Einfallswinkel die Dicke mit 2^N variiert (d, 2d, 4d, 8d, 16d, usw.) Durch eine Kombination derartiger Ablenkeinrichtungen können alle Schaltkombinationen realisiert werden.
- Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 verlaufen die seitlichen nicht vom Lichtstrahl durchlaufenen Flächen der Ablenkplatte oder des Quaders parallel oder annähernd parallel zum in der Ablenkeinrichtung verlaufenden Strahl, so dass die Grundfläche eines Parallelogramms vorhanden ist. Dadurch können die Abmessungen minimiert und die Masse reduziert werden.
- Unterschiedliche Brennweiten der Linsen vor Enden von Lichtwellenleitern als Ein- und Ausgang nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 führen zu einem unsymmetrischen Strah lengang im Freiraum zwischen Eingangs- und Ausgangsbaugruppe und mithin zu ungleichen Strahldurchmessern auf den Oberflächen der Linsen des Eingangs und der des Ausgangs. Das Verhältnis aus Strahldurchmesser und Abstand benachbarter Linsen bestimmt das Kanalübersprechen, welches gering sein soll. Damit muss der Strahldurchmesser klein gegenüber dem Abstand der Kanäle sein.
- Im symmetrischen Fall bei identischen Linsen für Ein- und Ausgang sind auch die Strahldurchmesser auf den Linsen der Ein- und Ausgänge gleich. Da der Strahlradius auf den Linsen mit zunehmenden Abstand der Ein- und Ausgangsbaugruppe wächst, verschlechtert sich das Übersprechen. Das vorgegebene Kanalübersprechen beschränkt damit die Länge der Freiraumstrecke, damit die Anzahl verschiedener Ablenkeinrichtungen, die zwischen Ein- und Ausgangsbaugruppe platziert werden können, und folglich die Kanalzahl.
- Vorteilhafterweise ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 ein Umlenkspiegel zwischen Ende des Lichtwellenleiters und Linse und/oder zwischen den Arrays ein Umlenkspiegel angeordnet, so dass die Lichtwellenleiter in einer Ebene aber nicht parallel zueinander verlaufen müssen.
- Günstige Realisierungen der Antriebe sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 mindestens eine piezoelektrische Biegeplatte, ein piezoelektrischer Linearantrieb, ein elektromechanischer Linearantrieb, ein elektromagnetischer Linearschrittantrieb oder ein magnetostriktiver Linearantrieb. Das sind elektrische Antriebe, die durch eine Steuereinrichtung leicht beeinflussbar sind. Vorteilhafterweise wird ein Parallelbiegeelement bestehend aus mindestens zwei Mehrmorphpiezoelementen eingesetzt. Dabei wird gewährleistet, dass die Ablenkeinrichtungen weitestgehend rechtwinklig zur Symmetrieachse der Lichtstrahlen bewegbar sind.
- Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 ist ein optischer Schalter gegeben, wobei mehrere benachbarte Lichtstrahlen synchron umgeschalten werden. Benachbart bedeutet dabei sowohl nebeneinander bei einer zeilenförmigen Anordnung der Endenbereiche der Lichtwellenleiter und/oder übereinander in mehreren Zeilen übereinander angeordneten Endenbereiche der Lichtwellenleiter. Damit sind optische Schalter der Form m (1 auf n) oder m (2 auf n) mit m = 1, 2, 3, ... realisierbar.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeweils prinzipiell in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 ein optischer Schalter mit einer Ablenkeinrichtung zwischen den Linsen mit einem parallelen Versatz benachbarter Lichtwellenleiter, -
2 ein optischer Schalter mit einer Ablenkeinrichtung zwischen den Linsen mit einem parallelen Versatz größer als der Abstand benachbarter Lichtwellenleiter und -
3 eine unsymmetrische Linsenkopplung mit Strahlengang bei einem gaußschen Strahlenbündel. - Ein optischer Schalter besteht in seiner einfachsten Realisierung im wesentlichen aus einem Array
1 mit einem Lichtwellenleiter und einer zum Ende beabstandeten Linse3 als Eingangsbaugruppe, einem Array2 mit Lichtwellenleitern und zu den Enden beabstandeten Linsen4 als Ausgangsbaugruppe, Ablenkeinrichtungen5 und Antriebe für die Ablenkeinrichtungen. - In der
1 ist ein optischer Schalter mit einer Ablenkeinrichtung5 zwischen den Linsen3 ,4 mit einem parallelen Versatz benachbarter Lichtwellenleiter prinzipiell dargestellt. - Die Arrays
1 ,2 sind vorteilhafterweise plattenförmig ausgeführt, wobei in die Platten mehrere mit einem Abstand und parallel zueinander angeordnete Nuten als Führungen für die Endenbereiche der Lichtwellenleiter eingebracht sind. Diese werden durch bekannte Ätz- oder Abtragsverfahren eingebracht. Für eine Erhöhung der Stabilität können die Endenbereiche mit einer weiteren Platte abgedeckt sein, die entweder eben ist oder korrespondierende Nuten aufweist. Die Endenbereiche der Lichtwellenleiter sind in diese Nuten vorteilhafterweise eingeklebt. - Mit einem Abstand zu diesen Arrays
1 ,2 als Ein- und Ausgangsbaugruppe sind in Strahlrichtung Linsen angeordnet. Eingangsseitig ist das eine Linse3 zum Beispiel als Kugellinse oder GRIN-Linse oder die Linse eines Arrays mit Linsen. Ausgangsseitig ist das ein Linsenarray4 mit wenigstens in einer Zeile angeordneter Linsen zum Beispiel als Mikrolinsenarray. Der Abstand der Linsen zueinander ist gleich dem Abstand der Lichtwellenleiter und die Anzahl der Lichtwellenleiter gleich der der Linsen. - Im Strahlengang zwischen der Linse
3 und dem Linsenarray4 kann über einen Antrieb wenigstens eine Ablenkeinrichtung5 der Ablenkeinrichtungen platziert werden (Darstellung in den1 und2 ). Der Verfahrweg des Antriebs ist rechtwinklig oder überwiegend rechtwinklig zur Symmetrieachse der Endenbereiche der Lichtwellenleiter. Die Ablenkeinrichtung5 ist wenigstens eine Ablenkplatte oder mindestens zwei sowohl planparallele als auch achromatisierte Ablenkplatten oder ein Quader aus einem transparentem optischen Medium, wie zum Beispiel einem Glas. Die Breite dieser Ablenkeinrichtungen5 ist länger als der Abstand benachbarter Linsen und deren Höhe ist größer als der Durchmesser der Lichtstrahlen6 . Mit der Ablenkeinrichtung5 oder den Ablenkeinrichtungen5 wird der Lichtstrahl6 parallel verschoben, so dass ein abgelenkter Lichtstrahl7 vorhanden ist. Das basiert auf den schräg zum Lichtstrahl6 angeordneten Oberflächen der Ablenkeinrichtung5 oder Ablenkeinrichtungen5 , wobei die Lichtstrahlen6 zweimalig gebrochen werden und so eine parallele Verschiebung und der Versatz entsteht. Der Betrag des Versatzes ist gleich dem Abstand benachbarter Linsen (Darstellung in der1 ) oder weiter entfernt angeordneter Linsen (Darstellung in der2 ). Durch Kombination unterschiedlicher Ablenkeinrichtungen5 kann ein 1 auf n -Schalter realisiert werden. - So führt eine Kombination für einen Versatz um benachbarte Linse und um doppelten Betrag zu einem 1 auf 4 Schalter mit
Kanal 1: keine Ablenkeinrichtung im Strahlengang (Strahl läuft geradeaus), Kanal 2: nur Ablenkeinrichtung 5 der Dicke d im Strahlengang (Versatz um benachbarte Linsen),Kanal 3: nur Ablenkeinrichtung 5 der Dicke 2d im Strahlengang (Versatz um drei Linsen) undKanal 4: beide Ablenkeinrichtungen 5 der Dicke d und 2d im Strahlengang (Versatz um insgesamt 4 Linsen). - Ein Antrieb für eine Ablenkeinrichtung
5 kann bekannterweise mindestens eine piezoelektrische Biegeplatte, ein Mehrmorphpiezoelement, ein piezoelektrischer Linearantrieb, ein elektromechanischer Linearantrieb, ein elektromagnetischer Linearschrittantrieb oder ein magnetostriktiver Linearantrieb sein. In einer Ausführungsform sind das zwei piezoelektrische Biegeplatten als Trimorphpiezoelement, die über zwei Abstandskörper miteinander verbunden sind. Mit der Beaufschlagung der piezoelektrischen Biegeplatten mit einer elektrischen Spannung biegen sich diese S-förmig, so dass planparallele Oberflächen der Ablenkeinrichtung5 als die Ein- und Austrittsflächen der Lichtstrahlen6 ,7 rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Symmetrieachse der Lichtstrahlen6 ,7 angeordnet sind. Bei Nichtansteuerung sind die Biegeplatten des Trimorphpiezoelementes nicht verformt, so dass weitestgehend eine ebene Anordnung vorhanden ist. - Die Linsen
3 ,4 sind im optischen Schalter so angeordnet, dass im Fall identischer Linsen symmetrische oder im Fall unterschiedlicher Linsen unsymmetrische Linsenkopplungen gegeben sind. Eine Änderung der Wellenlänge oder des Abstandes zwischen dem Lichtwellenleiter als Eingang und der in Strahlrichtung nachgeordneten Linse3 führt zu einer Änderung aller Strahlparameter und damit der Feldverteilung am Lichtwellenleiter als Ausgang. Durch die Bildung des Koppelintegrals kann der Anteil der eingekoppelten Leistung berechnet werden. In der4 ist eine unsymmetrische Linsenkopplung mit Strahlengang bei einem gaußschen Strahlenbündel dargestellt, wobei sich das den Lichtwellenleiter als Eingang verlassende Licht der Wellenlänge λ mit dem Modenfeldradius ω01 im Abstand d1 von der Linse3 befindet. Diese transformiert die Strahlung bildseitig in ein Bündel mit dem Taillenradius ω02, die sich im Abstand d2 hinter der Linse3 befindet. Diese Taille besitzt zur Linse4 , die vor dem Lichtwellenleiter als Ausgang steht, den Abstand d3. Die Linse4 transformiert damit das Bündel mit der Taille ω02 in ein Bündel mit der Taille ω03, das den Abstand d4 von der Linse4 hat. Das so transformierte Bündel liegt im Idealfall auf dem Lichtwellenleiter als Ausgang und wird vollständig eingekoppelt. Der Abstand d1 ist in Abhängigkeit von der Wellenlänge1 so einzustellen, dass eine optimale Kopplung erzielt wird, die bei ω01 = ω03 erreicht wird. Dabei existiert ein optimaler Abstand d1, bei dem für einen großen spektralen Bereich von einschließlich 550 nm bis einschließlich 1900 nm Wellenlänge nahezu verlustfrei eingekoppelt wird. - Der optische Schalter ist vorteilhafterweise in einem Gehäuse angeordnet und kann über die unterschiedlichsten elektronischen Steuerungen von außen gesteuert werden.
- In weiteren Ausführungsformen des Ausführungsbeispiels können wenigstens zwei Arrays
1 ,2 von Lichtwellenleitern einschließlich der Linsen3 ,4 nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein, so dass ein kompakter optischer Schalter mit den unterschiedlichsten Schaltfunktionen realisierbar ist. - Bei übereinander angeordneten optischen Schaltern besitzt die Ablenkeinrichtung
5 eine Höhe, so dass wenigstens zwei übereinander verlaufende Lichtstrahlen6 synchron parallel versetzt werden. Bei Nichtansteuerung des Antriebs für die Ablenkeinrichtung5 werden diese Lichtstrahlen6 nicht versetzt. Damit ist wenigstens ein 2(1 × n)-Schalter realisiert. - In einer weiteren Ausführungsform des Ausführungsbeispiels sind die Bestandteile des optischen Schalters an einem kompakten mechanischen Grundmodul angeordnet, welches ein Grundgerüst aus keramisch, glaskeramischen oder gläsernen Elementen darstellt. Die Materialauswahl berücksichtigt insbesondere den Formerhalt bei thermisch wechselnden Umgebungsbedingungen. Vorteilhafterweise sind in diesem Grundmodul Anschläge für die Antriebe der Ablenkeinrichtungen integriert.
Claims (10)
- Optischer Schalter mit zwei jeweils die Endenbereiche von Lichtwellenleitern mit einem Abstand zueinander positionierenden Arrays und mindestens einer beabstandet zum Endenbereich jedes Lichtwellenleiters angeordneten Linse, wobei die Enden der Lichtwellenleiter zueinander weisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einen Lichtstrahl (
6 ) für einen Versatz brechende Ablenkeinrichtungen (5 ) über jeweils entweder einen Antrieb oder als Bestandteil eines Antriebs zwischen den Arrays (1 ,2 ) einzeln oder in Kombinationen platzierbar sind, so dass zum einen eine erste Ablenkeinrichtung entweder in den Lichtstrahl (6 ) sich gegenüberliegender Linsen (3 ,4 ) oder aus diesem Lichtstrahl (6 ) bewegbar ist oder zum anderen eine erste Ablenkeinrichtung entweder in den Lichtstrahl (6 ) sich gegenüberliegender Linsen (3 ,4 ) und wenigstens eine weitere Ablenkeinrichtung in den durch die in Strahlrichtung vorhergehende Ablenkeinrichtung versetzten Lichtstrahl (7 ) oder aus diesen Lichtstrahlen (6 ,7 ) bewegbar sind, und dass das erste Array (1 ) mit den Linsen (3 ) eine Eingangsbaugruppe und das zweite Array (2 ) mit den Linsen (4 ) eine Ausgangsbaugruppe sind. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endenbereiche der Lichtwellenleiter und damit die Arrays (
1 ,2 ) in wenigstens einer Ebene angeordnet und in Nuten und/oder Öffnungen eines Konstruktionselementes geführt sind. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein den Abstand der Arrays (
1 ,2 ) bestimmender Bestandteil des Konstruktionselementes und/oder eine Ablenkeinrichtung (5 ) gleichzeitig der Anschlag für wenigstens eine Ablenkeinrichtung (5 ) ist. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung (
5 ) eine Ablenkplatte oder mehrere sowohl planparallele als auch achromatisierte Ablenkplatten oder ein Quader ist. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen nicht vom Lichtstrahl durchlaufenen Flächen der Ablenkplatte oder des Quaders parallel oder annähernd parallel zum sich in der Ablenkeinrichtung ausbreitenden Strahls verlaufen, so dass die Grundfläche eines Parallelogramms vorhanden ist.
- Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz der Lichtstrahlen (
7 ) durch eine Ablenkeinrichtung (5 ) wenigstens dem Abstand benachbarter Linsen des Arrays (2 ) der Ausgangsbaugruppe entspricht. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Linsen (
3 ,4 ) vor Endenbereichen von Lichtwellenleitern als Ein- und Ausgang voneinander unterschiedliche Brennweiten aufweisen. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ende des Lichtwellenleiters und Linse (
3 ) und/oder zwischen den Arrays (1 ,2 ) ein Umlenkspiegel angeordnet ist. - Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mindestens eine piezoelektrische Biegeplatte, ein Mehrmorphpiezoelement, ein piezoelektrischer Linearantrieb, ein elektromechanischer Linearantrieb, ein elektromagnetischer Linearschrittantrieb oder ein magnetostriktiver Linearantrieb ist.
- Optischer Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung (
5 ) so ausgestaltet ist, dass diese in den Strahlengang nebeneinander und/oder übereinander angeordneter Lichtstrahlen bewegbar ist, wobei diese Lichtstrahlen synchron versetzt und damit umgeschalten werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410027219 DE102004027219A1 (de) | 2004-05-28 | 2004-05-28 | Optischer Schalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410027219 DE102004027219A1 (de) | 2004-05-28 | 2004-05-28 | Optischer Schalter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004027219A1 true DE102004027219A1 (de) | 2006-01-26 |
Family
ID=35511320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410027219 Withdrawn DE102004027219A1 (de) | 2004-05-28 | 2004-05-28 | Optischer Schalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004027219A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202010012668U1 (de) | 2010-09-16 | 2010-12-16 | J&M Analytik Ag | Optische Schalt- und/oder Koppelvorrichtung und optische Multiplex- und/oder Demultiplex-Vorrichtung |
-
2004
- 2004-05-28 DE DE200410027219 patent/DE102004027219A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202010012668U1 (de) | 2010-09-16 | 2010-12-16 | J&M Analytik Ag | Optische Schalt- und/oder Koppelvorrichtung und optische Multiplex- und/oder Demultiplex-Vorrichtung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0968452B1 (de) | Optisches schaltelement und schaltanordnung | |
EP1062537B1 (de) | Optischer schalter und modulares schaltsystem aus optischen schaltelementen | |
DE60222198T2 (de) | Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung mit photonischem Kristall, diese verwendender optischer Schalter und Verfahren zur Lichtumlenkung | |
EP1316165B1 (de) | Optischer modifizierer und verfahren zur herstellung hierfür | |
DE102009027348A1 (de) | Optische Strahlweiche | |
DE102010033427A1 (de) | Endoskop mit einstellbarer Blickrichtung | |
DE102017213465A1 (de) | Lichtleiter-basiertes LiDAR-System | |
DE19644918C2 (de) | Mikromechanische optische Schalteinheit | |
DE2804363C2 (de) | Anordnung zur Lichtmodulation von über einen optischen Wellenleiter übertragenem Licht | |
DE3101415C2 (de) | ||
EP0968454B1 (de) | Optischer mehrfachschalter | |
DE19931008C1 (de) | Fahrzeugleuchteneinheit mit einem Lichtleitersystem | |
WO2005096072A1 (de) | Optische vorrichtung zum aufbereiten eines strahles, insbesondere eines laserstrahles | |
DE102004027219A1 (de) | Optischer Schalter | |
DE19500214A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Umschalten von optischen Signalleitungen | |
DE19706053B4 (de) | Schaltanordnung zum Schalten und Einkoppeln eines Lichtbündels in mindestens eine Ausgangsfaser | |
EP1373952B1 (de) | Optischer umschalter | |
DE20105786U1 (de) | Optischer Umschalter | |
DE102016116410A1 (de) | Optisches system zur einkopplung von laserlicht in eine lichtleitfaser, insbesondere eine einmoden-faser und ein verfahren zur erhöhung einer einstellgenauigkeit eines fokus eines lichtstrahls | |
EP1337900B1 (de) | Schaltungsanordnung | |
DE19613755A1 (de) | Optisches Koppelelement | |
DE102011100720B4 (de) | Opto-mechanische Weiche und Messsystem zur Analyse von Fluiden | |
EP0173930A2 (de) | Optischer Multiplexer/Demultiplexer | |
DE102007048780B4 (de) | Strahlumlenkvorrichtung und Verfahren zum rasterartigen Überstreichen einer Oberfläche mit einem Lichtstrahl | |
DE102004027222A1 (de) | Optischer Multimodeschalter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |