DE102005041547B3

DE102005041547B3 - Optical rotary carrier e.g., for transmission of optical signals between rotatable units, has de-rotating optical element provided with Dove prism

Info

Publication number: DE102005041547B3
Application number: DE200510041547
Authority: DE
Inventors: Gregor Popp
Original assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Current assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-09-01

Abstract

An optical rotary carrier has at least one collimator (1) for decoupling first wave guides (2), and a second collimator for coupling second wave guide. At least one de-rotating, optical element (3) has a Dove prism (10) whose light entrance- and exit-surfaces are provided with optical attachment elements (13,14), which have an optical refractive index larger than that of the Dove prism (10), and an optical attachment element is rigidly joined with the Dove prism (10).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen optischen Drehübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei diesem Drehübertrager sollen mehrere optische Signale in mehreren Kanälen gleichzeitig übertragen werden.The The invention relates to an optical rotary transformer according to the preamble of claim 1. In this rotary transformer several optical signals are to be transmitted simultaneously in several channels.

Zur Übertragung optischer Signale zwischen gegeneinander drehbaren Einheiten sind verschiedene Übertragungssysteme bekannt.For transmission optical signals between mutually rotatable units different transmission systems known.

Aus der US 4,872,737 ist ein optischer Drehübertrager mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bekannt.From the US 4,872,737 is an optical rotary transformer with the features specified in the preamble of claim 1 known.

In der US 5,568,578 ist ein optischer Drehübertrager für mehrere Kanäle mit einem Dove-Prisma offenbart. Um eine niedrige Dämpfung in der Übertragung zu erhalten, ist neben der Einhaltung der mechanischen Toleranzen auch eine möglichst gute Bündelung der Lichtstrahlen durch die Kollimatoren notwendig. Auf eine solche Optimierung der Bündelung wird in diesem Dokument aber nicht eingegangen. Es wird ausschließlich eine Justage der Glasfasern sowie der Kollimatoren offenbart.In the US 5,568,578 discloses a multi-channel optical rotary transformer with a Dove prism. In order to obtain a low attenuation in the transmission, in addition to compliance with the mechanical tolerances and the best possible bundling of the light beams through the collimators is necessary. Such optimization of bundling is not dealt with in this document. It is disclosed only an adjustment of the glass fibers and the collimators.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehübertrager zur Mehrkanal-Übertragung optischer Signale derart auszugestalten, dass durch eine bessere Bündelung der durch das derotierende Element übertragenen Lichtstrahlen eine niedrigere Dämpfung in der Übertragung erreicht wird.Of the Invention is based on the object, a rotary transformer for multi-channel transmission optical signals in such a way that by a better bundling the light rays transmitted through the derotating element lower attenuation in the transmission is reached.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind im Anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Inventive solutions of this Task are specified in claim 1. Further developments of the invention are the subject of the dependent Claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens zwei Kollimatoren auf, welche um eine Achse gegeneinander drehbar angeordnet sind. Zwischen wenigstens einem ersten Kollimator und wenigstens einem gegenüber diesem drehbar angeordneten zweiten Kollimator besteht ein optischer Pfad zur Übertragung von Licht. In diesem optischen Pfad befindet sich wenigstens ein derotierendes Element, welches für eine Abbildung des von einem ersten Kollimator ausgesendeten Lichtes auf einen zweiten Kollimator ebenso auch in umgekehrter Richtung, unabhängig von der Rotationsbewegung zwischen den beiden Kollimatoren sorgt. Ein solches derotierendes Element kann beispielsweise ein Dove-Prisma sein. Der Begriff Kollimator steht hier im weitesten Sinne für ein strahlführendes beziehungsweise strahlformendes Element. Die Aufgabe eines solchen Kollimators besteht in der Umsetzung des in einem Lichtwellenleiter, beispielsweise einer Singlemode-Faser oder auch einer Multimode-Faser geführten Lichtes in einen Strahlengang, welcher durch den Drehübertrager und insbesondere durch das derotierende Element geführt werden kann. Dieser entspricht einem Strahlengang im Freiraum beziehungsweise in einem optischen Medium, wie beispielsweise Glas oder Öl. Ebenso kann durch einen Kollimator auch eine Umsetzung in umgekehrter Richtung, d.h. vom Strahlengang im Drehübertrager in einen Lichtwellenleiter, erfolgen. Selbstverständlich sind innerhalb eines Kollimators auch Umsetzungen in beide Richtungen denkbar. Gegenstand der Erfindung ist die Übertragung von Signalen aus single-mode Lichtwellenleitern. Es können mit den erfindungsgemäßen Übertragern aber auch andere optische Signale, insbesondere aus anderen Lichwellenleitern bzw. Kombinationen aus unterschiedlichen Signalen übertragen werden.The inventive device has at least two collimators, which about an axis against each other are rotatably arranged. Between at least one first collimator and at least one opposite this rotatably arranged second collimator is an optical Path to transfer of light. There is at least one in this optical path derotierendes element, which for an image of the light emitted by a first collimator on a second collimator as well as in the opposite direction, independently by the rotational movement between the two collimators ensures. Such a derotating element may, for example, be a Dove prism be. The term collimator stands for a beam-guiding one in the broadest sense or beam-forming element. The task of such Collimators is the implementation of the in an optical fiber, for example, a single-mode fiber or a multi-mode fiber out Light in a beam path, which through the rotary transformer and in particular be guided by the derotating element can. This corresponds to a beam path in the free space or in an optical medium, such as glass or oil. As well can by a collimator also a conversion in the opposite direction, i.e. from the beam path in the rotary transformer in an optical waveguide. Of course they are within a collimator also implementations in both directions conceivable. The invention relates to the transmission of signals single-mode fiber optic cables. It can with the transformers of the invention but also other optical signals, in particular from other optical waveguides or combinations of different signals are transmitted.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen können grundsätzlich in beiden Richtungen, also vom ersten Kollimator zum zweiten Kollimator oder umgekehrt, aber auch bidirektional betrieben werden. Zur einfacheren Darstellung wird nachfolgend auch auf Lichteintrittsflächen, Lichteinkopplung etc. Bezug genommen. Es ist selbstverständlich, dass sich diese Begriffe bei umgekehrter Übertragungsrichtung auf die entsprechenden Lichtaustrittsflächen etc. beziehen.The inventive arrangements can in principle in both directions, from the first collimator to the second collimator or vice versa, but also operated bidirectionally. For the easier Presentation will subsequently also on light entry surfaces, light coupling etc. Reference is made. It goes without saying that these terms in reverse transmission direction refer to the corresponding light exit surfaces, etc.

Wie Versuche und theoretische Betrachtungen gezeigt haben, muss bei einer gegebenen Länge des Strahlengangs im Inneren des Drehübertragers eine Anpassung der Brennweite der Kollimatoren erfolgen. Dies ist unabhängig davon, ob die Kollimatoren beispielsweise als GRIN-Linsen oder auch als Kugellinsen oder in anderer Form ausgebildet sind. So muss mit zunehmender Länge des Strahlenganges auch die Brennweite der Kollimatoren selbst erhöht werden. Beispielsweise kann bei einer Brennweite von 1 mm eine Länge des Strahlenganges bis zu 21 mm realisiert werden. Bei größeren Längen tritt eine unakzeptabel hohe Dämpfung des Signals auf. Bei einer weiteren Verkürzung des Strahlenganges kann auch die Brennweite der Kollimatoren verkürzt werden. Durch die Verkürzung der Brennweite der Kollimatoren ist wiederum eine bessere Bündelung mit kleineren Abbildungsfehlern des Strahls realisierbar. Demzufolge ist es also wichtig, die Länge des Strahlenganges im Drehübertrager möglichst kurz zu halten. Bei Drehübertragern werden entsprechend dem Stand der Technik vorzugsweise Dove-Prismen eingesetzt. Diese Prismen haben aufgrund ihres internen Strahlenganges eine relativ große Baulänge. Weiterhin ist der minimale Abstand der Kollimatoren zum Prisma durch die längste Seite des Prismas vorgegeben.As experiments and theoretical considerations have shown, the focal length of the collimators must be adjusted for a given length of the beam path inside the rotary transformer. This is independent of whether the collimators are designed, for example, as GRIN lenses or as ball lenses or in another form. Thus, the focal length of the collimators themselves must be increased with increasing length of the beam path. For example, with a focal length of 1 mm, a length of the beam path up to 21 mm can be realized. For longer lengths, an unacceptably high attenuation of the signal occurs. In a further shortening of the beam path and the focal length of the collimators can be shortened. By shortening the focal length of the collimators, better bundling with smaller aberrations of the beam can again be achieved. Consequently, it is important to keep the length of the beam path in the rotary transformer as short as possible. For rotary transducers according to the prior art preferably Dove prisms are used. These prisms have a relatively large length due to their internal beam path. Furthermore, the minimum distance between the collimators and the prism is predetermined by the longest side of the prism.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird ein Dove-Prisma durch wenigstens ein Vorsatzelement, welches einen höheren Brechungsindex als das Material des Dove-Prismas aufweist, ergänzt. Vorteilhafterweise wird an jeder Seite des Dove-Prismas ein entsprechendes Vorsatzelement angebracht. Entsprechende Vorsatzelemente können insbesondere aus Glas, aber auch aus Kunststoffen oder anderen optischen Materialien wie Silizium bestehen. Das Dove-Prisma selbst kann aus einem Glas oder einem anderen optisch geeigneten Material, wie beispielsweise Silizium bestehen.Corresponding In one aspect of the invention, a dove prism is provided by at least one attachment element. which one higher Refractive index as the material of the Dove prism, supplemented. advantageously, On each side of the dove prism, a corresponding attachment element is created appropriate. Corresponding attachment elements can be made in particular of glass, but also from plastics or other optical materials such as Consist of silicon. The dove prism itself can be made of a glass or another optically suitable material, such as silicon consist.

Bei einem normalen Dove-Prisma wird durch Brechung das in das Dove-Prisma eintretende Licht zu der längeren Seite hin abgelenkt und dort durch Totalreflexion gespiegelt. Durch die Vorsatzelemente mit höherem Brechungsindex wird das in das Dove-Prisma eintretende Licht nun auf die andere, kürzere Seite hin abgelenkt und dort reflektiert. Dadurch kann die Länge des Prismas verkürzt werden. Somit kann dieses auch vorteilhaft mit Linsen kürzerer Brennweite kombiniert werden.at a normal dove prism is refracted into the dove prism entering light to the longer Side deflected and mirrored there by total reflection. By the attachment elements with higher Refractive index becomes the light entering the dove prism now to the other, shorter one Side deflected and reflected there. This can change the length of the Prism's shortened become. Thus, this can also be advantageous with lenses of shorter focal length be combined.

Insbesondere durch den Einsatz von Vorsatzelementen mit besonders hohem Brechungsindex ist eine weitere Verkürzung des Prismas möglich. Bei der Befestigung des Dove-Prismas der erfindungsgemäßen Anordnung ist nun, abweichend von einer Befestigung entsprechend dem Stand der Technik die kürzere Seite in ihrem mittleren Bereich anstelle der längeren Seite von Befestigungsmitteln freizuhalten, da diese nun zur Reflexion benötigt wird. Bei einer sehr starken Reduzierung der Größe des Prismas vergrößert sich der Einfallswinkel auf die reflektierende Fläche, so dass unter Umständen keine Totalreflexion mehr möglich ist. In solchen Fällen muss die reflektierende Fläche verspiegelt ausgeführt werden. Eine Verspiegelung erfolgt vorzugsweise durch Metallbeschichtung, wie mit Gold, vorzugsweise mit Silber.Especially through the use of attachment elements with a particularly high refractive index another shortening of the prism possible. When fixing the dove prism the inventive arrangement is now, deviating from a fixture according to the state the technology the shorter one Side in its middle area instead of the longer side of fasteners keep clear, since this is now needed for reflection. At a very strong Reducing the size of the prism increases the angle of incidence on the reflective surface, so that no Total reflection more possible is. In such cases must be the reflective surface mirrored executed become. A mirroring is preferably carried out by metal coating, as with gold, preferably with silver.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Vorsatzelemente aus Silizium, da dieses eine besonders hohe Brechzahl aufweist und somit die Prismen besonders kurz gebaut werden können. Ebenso würde durch den Einsatz von Silizium als Material für das Dove-Prisma die Bauform stark verkleinert werden können. Wesentlich vorteilhafter ist hier jedoch der Einsatz von Vorsatzelementen aus Silizium (in Verbindung mit einem Prisma aus Glas), da für die Vorsatzelemente wesentlich weniger Material als für das Prisma selbst benötigt wird. Die Vorsatzelemente können noch andere Materialien umfassen. Wesentlich ist der Einsatz von Silizium im optischen Pfad.In a particularly advantageous embodiment of the invention The attachment elements made of silicon, as this is a particularly high Has refractive index and thus the prisms are built very short can. Likewise through the use of silicon as material for the Dove prism the design can be greatly reduced. Much more advantageous here, however, is the use of attachment elements made of silicon (in conjunction with a prism made of glass), as essential for the attachment elements less material than for the prism itself needed becomes. The attachment elements can include other materials. Essential is the use of Silicon in the optical path.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Prismenwinkel des Dove-Prismas größer als 45°. Normalerweise haben Dove-Prismen einen Prismenwinkel von 45°. Durch einen größeren Prismenwinkel lässt sich das Prisma weiter verkürzen. So kann bei einem Nennmass von 10 mm ein Prisma aus einem Glas mit einer Brechzahl von 1.5 und Vorsatzelementen aus Silizium in einer Baulänge von 9.5 mm realisiert werden. Der Prismenwinkel beträgt hierbei 64°. Würden im Gegensatz zur Erfindung Vorsatzelemente mit niedrigerer Brechzahl eingesetzt werden, so müsste der Prismenwinkel reduziert werden.In a further advantageous embodiment of the invention is the Prism angle of the Dove prism greater than 45 °. Normally Dove prisms a prism angle of 45 °. Due to a larger prism angle let yourself shorten the prism further. Thus, with a nominal size of 10 mm, a prism made of a glass with a refractive index of 1.5 and silicon elements in one overall length of 9.5 mm can be realized. The prism angle is here 64 °. Would in the Unlike the invention, lower refractive index attachments should be used the prism angle can be reduced.

Nach der Erfindung ist wenigstens ein erfindungsgemäßes Vorsatzelement mit dem Prisma fest verbunden, vorzugsweise durch Kleben, beispielsweise mit Epoxy, Kitten oder Schweißen.To the invention is at least one inventive attachment with the Prism firmly connected, preferably by gluing, for example with epoxy, kitten or welding.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens ein erfindungsgemäßes Vorsatzelement vor, das in Verbindung mit dem Prisma eine senkrechte Eintrittsfläche für den Strahlengang aufweist. Durch die senkrechte Eintrittsfläche wird die Anordnung unabhängig von dem Brechungsindex des Mediums, welches Prisma und Vorsatz element umgibt. Somit kann ein erfindungsgemäßer Drehübertrager beispielsweise auch mit einem flüssigen Medium, wie Wasser oder Öl gefüllt sein. Um senkrechte Eintrittsflächen zu erreichen könnte auch ein Dove-Prisma mit Vorsatzelementen einer niedrigeren Brechzahl als der Brechzahl des Prismas eingesetzt werden. Durch die Vorsatzelemente mit niedrigerer Brechzahl reduziert sich der Winkel der Brechung. Somit muss das Prisma länger dimensioniert werden. Dies führt entgegen der Erfindung zu einer schlechteren Ausführung. Während ein erfindungsgemäßes Dove-Prisma aus einem Glas mit einer Brechzahl von 1.5 und Vorsatzelementen mit einer Brechzahl von 1.85 bei einem Nennmass von 10 mm in einer Baulänge von 45.6 mm zu realisieren ist, benötigt ein Prisma mit einer Brechzahl von 1.85 und Vorsatzelementen mit einer Brechzahl von 1.5 eine Baulänge von 66.7 mm. Der Begriff Nennmass bezieht sich hier auf den Durchmesser der durch das Prisma abzubildenden Fläche.A Another embodiment of the invention provides at least one inventive attachment element ago, in conjunction with the prism a vertical entrance surface for the beam path having. Due to the vertical entrance surface, the arrangement is independent of the refractive index of the medium surrounding prism and intent element. Thus, an inventive rotary transformer for example, with a liquid medium, like water or oil filled be. Around vertical entry surfaces could reach also a dove prism with attachment elements of a lower refractive index than the refractive index of the prism are used. Due to the attachment elements with lower refractive index the angle of refraction decreases. Thus, the prism has to be made longer become. this leads to contrary to the invention to a worse execution. While a Dove prism according to the invention from a glass with a refractive index of 1.5 and attachment elements with a refractive index of 1.85 with a nominal size of 10 mm in one overall length of 45.6 mm, requires a prism with a refractive index of 1.85 and facing elements with a refractive index of 1.5 a length of 66.7 mm. The term nominal dimension here refers to the diameter the area to be imaged by the prism.

Weiterhin weist das Material zumindest eines Vorsatzelementes einen Temperaturkoeffizienten des Ausdehnungskoeffizienten auf, welcher ähnlich, vorzugsweise gleich groß wie der Temperaturkoeffizient des Prismas ist.Farther the material of at least one attachment element has a temperature coefficient of Expansion coefficient, which is similar, preferably the same as big as the temperature coefficient of the prism is.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine erfindungsgemäße Anordnung mit wenigstens einer Kollimatoranordnung ausgestaltet, welche mehrere Kollimatoren in einer Einheit, vorzugsweise einer monolithischen Einheit aufweist. Eine solche Einheit besteht vorzugsweise aus mikrooptischen Komponenten.In A further advantageous embodiment is an arrangement according to the invention configured with at least one Kollimatoranordnung which several Collimators in one unit, preferably a monolithic one Unit. Such a unit preferably consists of micro-optical components.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Kollimatoranordnung oder auch einzelne Kollimatoren ebenfalls eine zum Strahlengang senkrechte Eintritts- beziehungsweise Austrittsfläche besitzen. Damit tritt auch hier keine von einem äußeren Medium abhängige Brechung auf. Somit kann die ganze Anordnung, wie oben beschrieben in einem beliebigen flüssigen oder gasförmigen Medium betrieben werden.Especially It is advantageous if a collimator arrangement or individual Collimators also have a vertical entrance to the beam path. or exit surface have. Thus here, too, no refraction dependent on an external medium occurs on. Thus, the whole arrangement, as described above in a any liquid or gaseous Medium operated.

Beschreibung der Zeichnungendescription the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawings.

1 zeigt in allgemeiner Form schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung. 1 shows in general form schematically an arrangement according to the invention.

2 zeigt einen optischen Drehübertragers mit einem Dove-Prisma entsprechend dem Stand der Technik. 2 shows a rotary optical transmitter with a Dove prism according to the prior art.

In 3 ist eine Kollimatoranordnung mit GRIN-Linsen dargestellt.In 3 a collimator arrangement with GRIN lenses is shown.

4 zeigt eine Kollimatoranordnung mit zwei miteinander verbundenen MLA, wobei der Hohlraum zwischen den MLA mit einem Medium einer Brechzahl kleiner als der Brechzahl eines MLA gefüllt ist. 4 shows a collimator assembly with two interconnected MLA, wherein the cavity between the MLA is filled with a medium having a refractive index less than the refractive index of an MLA.

5 zeigt eine Kollimatoranordnung mit zwei miteinander verbundenen MLA, wobei der Hohlraum zwischen den MLA mit einem Medium einer Brechzahl größer als der Brechzahl eines MLA gefüllt ist. 5 shows a collimator assembly with two interconnected MLA, wherein the cavity between the MLA is filled with a medium having a refractive index greater than the refractive index of an MLA.

In 6 ist eine weitere Kollimatoranordnung mit GRIN-Linsen dargestellt.In 6 Another collimator arrangement is shown with GRIN lenses.

7 zeigt eine weitere Anordnung mit vergrößertem Prismenwinkel. 7 shows a further arrangement with increased prism angle.

1 zeigt in schematischer Form eine erfindungsgemäße Anordnung im Schnitt. Der erfindungsgemäße optische Drehübertrager umfasst einen ersten Kollimator 1 zur Ankopplung von Lichtwellenleitern 2, sowie einen zweiten Kollimator 4 zur Ankopplung weiterer Lichtwellenleiter 2. Der zweite Kollimator 4 ist gegenüber dem ersten Kollimator 1 um die Drehachse 6a, 6b (hier auch als z-Achse bezeichnet) drehbar gelagert. Zur besseren Darstellung ist hier die Drehachse 6 durch die beiden Liniensegmente 6a und 6b angedeutet und nicht durch den gesamten Drehübertrager durchgezeichnet. Zur Kompensation der Drehbewegung befindet sich im Strahlengang zwischen einem ersten Kollimator 1 und einer zweiten Kollimator 4 ein derotierendes Element 3. Das derotierende Element umfasst ein Dove-Prisma 10 sowie zwei Vorsatzelemente 13 und 14. Erfindungsgemäß bestehen die Vorsatzelemente aus einem optischen Medium mit einem Brechungsindex größer als der Brechungsindex des Dove-Prismas. Grundsätzlich könnten die Vorsatzelemente auch unterschiedliche Brechungsindices aufweisen. vorteilhafterweise haben diese aber den gleichen Brechungsindex. Durch die Vorsatzelemente wird das Licht nun zur kurzen Seite des Dove-Prismas hin abgelenkt, von dieser durch Totalreflexion reflektiert und an der Austrittseite mittels des zweiten Vorsatzelements wieder parallel zum ursprünglichen Lichtstrahl gebrochen. Durch diese Ausgestaltung kann das Dove-Prisma in seiner Länge deutlich reduziert werden. Die kurze Seite des Dove-Prismas kann optional mit einer Verspiegelung 15 versehen sein. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn das licht auf diese Seite derart steil einfällt, dass keine Totalreflexion mehr möglich ist. 1 shows in schematic form an inventive arrangement in section. The optical rotary transformer according to the invention comprises a first collimator 1 for coupling optical waveguides 2 , as well as a second collimator 4 for coupling further optical fibers 2 , The second collimator 4 is opposite the first collimator 1 around the axis of rotation 6a . 6b (here also referred to as z-axis) rotatably mounted. For better illustration here is the axis of rotation 6 through the two line segments 6a and 6b indicated and not drawn through the entire rotary transformer. To compensate for the rotational movement is located in the beam path between a first collimator 1 and a second collimator 4 a derotating element 3 , The derotating element comprises a dove prism 10 as well as two attachment elements 13 and 14 , According to the invention, the attachment elements consist of an optical medium having a refractive index greater than the refractive index of the Dove prism. In principle, the attachment elements could also have different refractive indices. but advantageously they have the same refractive index. By the attachment elements, the light is now deflected towards the short side of the Dove prism, reflected by this total reflection and refracted at the exit side by means of the second attachment element again parallel to the original light beam. With this configuration, the length of the dove prism can be significantly reduced. The short side of the dove prism can be optional with a mirror finish 15 be provided. This is particularly necessary if the light falls so steeply on this page that no total reflection is possible.

2 zeigt einen optischen Drehübertrager entsprechend dem Stand der Technik. Hierbei ist das derotierende Element 3 ein Dove-Prisma. Der Strahlengang ist durch die drei optischen Pfade 7, 8, 9 veranschaulicht. Das in das Prisma eintretende Licht wird durch Brechung in Richtung auf die längere Seite abgelenkt, dort durch Totalreflexion wieder in das Prisma zurück gelenkt und durch erneute Brechung in eine Richtung parallel zur Drehachse des Prismas abgelenkt. Somit verlaufen die derotierten Strahlen wieder parallel zu den ursprünglichen Strahlen. 2 shows an optical rotary transformer according to the prior art. Here is the derotating element 3 a dove prism. The beam path is through the three optical paths 7 . 8th . 9 illustrated. The light entering the prism is deflected by refraction in the direction of the longer side, where it is deflected back into the prism by total reflection and deflected by refraction in a direction parallel to the axis of rotation of the prism. Thus, the derotated rays are again parallel to the original rays.

In 3 ist eine Kollimatoranordnung mit GRIN-Linsen dargestellt, wie sie beispielsweise als erster Kollimator 1 oder zweiter Kollimator 4 eingesetzt werden kann. Die GRIN-Linsen 57 sind hier vorzugsweise in einer Ferrule 58 gefasst, um die mechanische Stabilität zu erhöhen. Auf einer Seite der GRIN-Linsen sind die Fasern 52 befestigt. Die andere Seite der Linsen ist an der Trägerplatte 51 befestigt. Die Trägerplatte ist vorzugsweise aus Glas. Sie hat vorzugsweise auf der den GRIN-Linsen gegenüberliegenden Seite eine glatte Oberfläche, welche senkrecht zum Strahleintritt beziehungsweise Strahlaustritt liegt.In 3 a collimator arrangement with GRIN lenses is shown, as for example as the first collimator 1 or second collimator 4 can be used. The GRIN lenses 57 are here preferably in a ferrule 58 taken to increase the mechanical stability. On one side of the GRIN lenses are the fibers 52 attached. The other side of the lenses is on the carrier plate 51 attached. The carrier plate is preferably made of glass. It preferably has a smooth surface on the side opposite the GRIN lenses, which lies perpendicular to the jet entrance or jet exit.

4 zeigt eine Kollimatoranordnung mit zwei miteinander verbundenen MLA (Mikrolinsenarrays), wobei der Hohlraum zwischen den MLA mit einem Medium einer Brechzahl kleiner als der Brechzahl eines MLA gefüllt ist. Auch hier sind die kleinen Linsen 54a, beispielsweise zur Ankopplung von Singlemode-Fasern 52a in dem unteren MLA 53a ausgebildet. Das darüber angeordnete MLA 53b weist größere Linsen 54b auf. Die Reihenfolge der Linsen entlang des Strahls kann auch umgekehrt sein, also zuerst Multi-Mode und dann Single-Mode. Der Grund hierfür ist die höhere Numerische Apertur der Fasern und damit der Strahlaufweitung mit zunehmendem Abstand. Wobei gleichzeitig für Multi-Mode die Brennweiten der Linsen vorzugsweise größer gewählt werden. 4 shows a collimator assembly with two interconnected MLA (microlens arrays), wherein the cavity between the MLA is filled with a medium having a refractive index less than the refractive index of an MLA. Again, the little lenses 54a , For example, for coupling singlemode fibers 52a in the lower MLA 53a educated. The above arranged MLA 53b has larger lenses 54b on. The order of the lenses along the beam can also be reversed, ie first multi-mode and then single-mode. The reason this is the higher numerical aperture of the fibers and thus the beam expansion with increasing distance. At the same time, the focal lengths of the lenses are preferably selected to be larger for multi-mode.

Der Hohlraum zwischen den beiden MLA ist mit einem Medium 61 gefüllt, dessen Brechzahl kleiner als die Brechzahl eines, oder beider MLA ist. Ein solches Medium ist beispielsweise Luft oder ein anderes Gas.The cavity between the two MLAs is with a medium 61 filled whose refractive index is less than the refractive index of one, or both MLA. Such a medium is for example air or another gas.

5 zeigt eine Kollimatoranordnung mit zwei miteinander verbundenen MLA, wobei der Hohlraum zwischen den MLA mit einem Medium einer Brechzahl größer als der Brechzahl eines MLA gefüllt ist. Auch hier sind die kleinen Linsen 54a, beispielsweise zur Ankopplung von Singlemode-Fasern 52a in dem unteren MLA 3a ausgebildet. Das darüber angeordnete MLA 53b weist größere Linsen 54b auf. Der Hohlraum zwischen den beiden MLA ist mit einem Medium 62 gefüllt, dessen Brechzahl größer als die Brechzahl eines, oder beider MLA ist. Ein solches Medium ist beispielsweise Öl oder eine andere Flüssigkeit. 5 shows a collimator assembly with two interconnected MLA, wherein the cavity between the MLA is filled with a medium having a refractive index greater than the refractive index of an MLA. Again, the little lenses 54a , For example, for coupling singlemode fibers 52a in the lower MLA 3a educated. The above arranged MLA 53b has larger lenses 54b on. The cavity between the two MLAs is with a medium 62 filled whose refractive index is greater than the refractive index of one, or both MLA. Such a medium is for example oil or another liquid.

In 6 ist eine Vorrichtung mit GRIN-Linsen dargestellt. Die GRIN-Linsen 57 sind hier vorzugsweise in einer Ferrule 58 gefasst, um die mechanische Stabilität zu erhöhen. Auf einer Seite der GRIN-Linsen sind die Fasern 52 befestigt. Die andere Seite der Linsen ist an der Trägerplatte 51 befestigt.In 6 a device with GRIN lenses is shown. The GRIN lenses 57 are here preferably in a ferrule 58 taken to increase the mechanical stability. On one side of the GRIN lenses are the fibers 52 attached. The other side of the lenses is on the carrier plate 51 attached.

In 7 ist eine weitere Ausgestaltung mit vergrößertem Prismenwinkel dargestellt. Der Prismenwinkel 16 ist mit der langen Seite des Prismas und einer Eintrittsfläche aufgespannt. Üblicherweise haben Dove-Prismen Prismenwinkel von 45°. Durch den Einsatz von erfindungsgemäßen Vorsatzelementen mit einer größeren Brechzahl dieser Prismenwinkel nun vergrößert werden. Dadurch lässt sich wiederum die Baulänge des Prismas wesentlich verkürzen. Zudem ist die maximale Dicke der Vorsatzelemente durch den größeren Prismenwinkel geringer, was zu einem geringeren Materialeinsatz und niedrigeren Kosten führt. Das beispielhaft dargestellte Prisma kann bei einem Prismenwinkel von 64° mit einer Baulänge von nur 9,5 mm realisiert werden. Aufgrund des steilen Winkels der Lichtstrahlen auf die kurze Seite des Prismas ist hier eine Verspiegelung 15 notwendig.In 7 is shown a further embodiment with increased prism angle. The prism angle 16 is spanned with the long side of the prism and an entry surface. Usually dove prisms have prism angles of 45 °. By the use of attachment elements according to the invention with a larger refractive index of these prism angles are now increased. As a result, the overall length of the prism can be significantly shortened. In addition, the maximum thickness of the attachment elements is lower due to the larger prism angle, resulting in lower material usage and lower costs. The prism shown as an example can be realized with a prism angle of 64 ° with a length of only 9.5 mm. Due to the steep angle of the light rays on the short side of the prism is here a reflection 15 necessary.

Claims

Optical rotary transformer comprising at least one first collimator ( 1 ) for coupling first optical waveguides ( 2 ) and at least one second collimator ( 4 ) for coupling second optical waveguides ( 5 ), which faces the at least one first collimator ( 1 ) about a rotation axis ( 6 ) is rotatably mounted, and at least one derotierenden optical element ( 3 ) which lies in the light path between the at least one first collimator ( 1 ) and the at least one second collimator ( 4 ), characterized in that the at least one derotating optical element ( 3 ) a dove prism ( 10 ), the light entrance and light exit surfaces with optical attachment elements ( 13 . 14 ) having an optical refractive index greater than the optical refractive index of the Dove prism ( 10 ), and at least one of the optical attachment elements ( 13 . 14 ) fixed to the dove prism ( 10 ) connected is.

Rotary transformer according to claim 1, characterized in that at least one of the optical attachment elements ( 13 . 14 ) in the region of the optical path comprises silicon.

Rotary transmission according to one of claims 1 or 2, characterized in that the prism angle ( 16 ) of the dove prism ( 10 ) is greater than 45 °.

Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the optical attachment elements ( 13 . 14 ) one to the beam path in the direction of the collimators ( 1 . 4 ) has vertical surface.

Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the collimators ( 1 . 4 ) is designed as a microlens array.

Rotary transformer according to one of the preceding claims, characterized in that the region of the rotary transformer between the at least one first collimator ( 1 ) and the at least one second collimator ( 4 ) has a filling with a liquid medium, preferably oil.