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Die
Erfindung betrifft eine optische Dämpfungsvorrichtung, die ausgebildet
ist zum Erzeugen einer optischen Dämpfung von Licht, das in einem Lichtleiter
führbar
ist.
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Es
besteht Bedarf für
eine solche optische Dämpfungsvorrichtung
beispielsweise zum Reduzieren einer Lichtintensität an einem
Lichtempfänger zum
Verhindern eines Übersteuerns
des Lichtempfängers
oder zum Überprüfen eines
optischen Systems auf seine Funktionsfähigkeit bei erhöhter Dämpfung.
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In
der
US 7,035,523 B2 ist
eine Dämpfungsvorrichtung
für faseroptische
Kabel mit rundem Querschnitt offenbart. Die Dämpfungsvorrichtung weist eine
Reihe von Dämpfungsstrukturen
auf, die nebeneinander angeordnet sind. Jede Dämpfungsstruktur ist ausgebildet
zum Krümmen
des faseroptischen Kabels, so dass ein Signal, das in dem faseroptischen
Kabel geführt
wird, gedämpft
wird. Ferner sind die Dämpfungsstrukturen
einzeln zugänglich
und beweglich zum Einstellen einer gewünschten Dämpfung.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, eine optische Dämpfungsvorrichtung zu schaffen,
die einfach ist und durch die eine Dämpfung in zwei oder mehr Lichtleitern
erzeugbar ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch eine optische Dämpfungsvorrichtung
mit entlang einer vorgegebenen Erstreckungsrichtung einander gegenüberliegend
und versetzt zueinander angeordneten Stempeln. Zwischen den Stempeln
sind nebeneinander zwei oder mehr faser- oder kabelförmige Lichtleiter
entlang der vorgegebenen Erstreckungsrichtung anordenbar.
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Die
Anordnung der zwei oder mehr Lichtleiter nebeneinander ist hier
so zu verstehen, dass diese in einem unverkrümmten Zustand in einer Ebene
nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Die Erfindung
beruht auf der Erkenntnis, dass bei starker Krümmung der zwei oder mehr Lichtleiter ein
Lichtverlust und somit eine Dämpfung
von Licht entsteht, das in dem jeweiligen Lichtleiter führbar ist. Diese
Dämpfung
ist im Allgemeinen unerwünscht. Jedoch
wird bei der optischen Dämpfungsvorrichtung diese
Eigenschaft von Lichtleitern genutzt zum gezielten Erzeugen der
Dämpfung.
Durch die optische Dämpfungsvorrichtung
ist diese Dämpfung
durch die Stempel gezielt erzeugbar durch Erzeugen einer vorgegebenen
Krümmung
der zwei oder mehr Lichtleiter. Indem die Stempel versetzt zueinander
angeordnet sind und die zwei oder mehr Lichtleiter bezüglich ihrer
Längsrichtung
in der vorgegebenen Erstreckungsrichtung zwischen den einander gegenüberliegenden
Stempeln angeordnet werden können,
ist die optische Dämpfungsvorrichtung
ausgebildet zum Krümmen
der Lichtleiter. Dazu muss ein Abstand der einander gegenüberliegenden
Stempel so weit verringert werden, dass die zwei oder mehr Lichtleiter durch
die zueinander versetzt angeordneten Stempel quer zu ihrer Längsrichtung
gedrückt
und dadurch gekrümmt
werden.
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Der
Vorteil ist, dass eine solche optische Dämpfungsvorrichtung einfach
ist. Die optische Dämpfungsvorrichtung
ist dadurch insbesondere ausgebildet, bandförmige Kabel, zum Beispiel mit
einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, in denen die zwei
oder mehr Lichtleiter nebeneinander angeordnet sind, aufzunehmen
und in jedem der zwei oder mehr Lichtleiter eine Dämpfung zu
erzeugen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die optische Dämpfungsvorrichtung
während
eines Betriebs der zwei oder mehr Lichtleiter an diesen montierbar
oder demontierbar ist. Ein Auftrennen einer bestehenden optischen
Verbindung der zwei oder mehr Lichtleiter ist so für das Montieren
oder Demontieren der optischen Dämpfungsvorrichtung
nicht erforderlich. Dadurch können
unerwünschte
Kopplungsverluste vermieden werden, wie sie bei einem Zwischenschalten
eines Dämp fungsglieds
in einen optischen Pfad entstehen können und die zudem nicht reproduzierbar
sind, wenn das Dämpfungsglied
mehrmals an- oder abgekoppelt wird. Die durch die optische Dämpfungsvorrichtung
erzeugbare Dämpfung
weist eine verbesserte Reproduzierbarkeit auf. Die Dämpfung kann
sehr einfach rückgängig gemacht
werden durch Demontage der optischen Dämpfungsvorrichtung.
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Die
optische Dämpfungsvorrichtung
ist besonders geeignet, optische Systeme einfach und zuverlässig auf
ihre Leistungsfähigkeit
zu überprüfen, das
heißt
zum Beispiel durch Überprüfen der
Funktionsfähigkeit
des optischen Systems bei der gegenüber einem Normalbetrieb erhöhten Dämpfung.
Ferner kann die optische Dämpfungsvorrichtung
genutzt werden zum Verhindern eines Übersteuerns eines Lichtempfängers. Dadurch
wird eine zuverlässige
Signalübertragung
in den zwei oder mehr Lichtleitern ermöglicht. Ferner ist die optische
Dämpfungsvorrichtung
sehr einfach durch Verändern
des Abstands der einander gegenüberliegenden
Stempel montierbar und demontierbar. Die Dämpfung ist sehr einfach vorgebbar
durch unterschiedlich starkes Krümmen der
zwei oder mehr Lichtleiter abhängig
von einer Anzahl der Stempel und deren Abstand zueinander.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der optischen Dämpfungsvorrichtung
umfasst diese einen ersten und einen zweiten Körper. Der erste und der zweite
Körper
sind einander gegenüberliegend
angeordnet und sind bezüglich
ihres Abstands zueinander beweglich angeordnet. Der erste und der
zweite Körper
weisen jeweils an einer Seite, die dem jeweils anderen Körper zugewandt
ist, die jeweiligen Stempel auf. Der Vorteil ist, dass die optische
Dämpfungsvorrichtung
dadurch besonders einfach ausgebildet ist und besonders einfach
und kostengünstig
herstellbar und einfach handhabbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der optischen Dämpfungsvorrichtung
umfassen die Stempel jeweils einen Krümmungsbereich, der dem jeweils
anderen Körper
zugewandt ist und der entlang der vorgegebenen Erstreckungsrichtung
in einem vorgegebenen Radius gekrümmt ist. Der Vorteil ist, dass
die zwei oder mehr Lichtleiter sehr einfach abhängig von dem vorgegebenen Radius
krümmbar sind
und die Dämpfung
entsprechend abhängig
von dem vorgegebenen Radius ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der optischen Dämpfungsvorrichtung
ist der jeweilige Krümmungsbereich
der Stempel als eine Mantelfläche
eines Zylinderlängsschnitts
ausgebildet, der so breit ist, dass die zwei oder mehr nebeneinander
angeordneten Lichtleiter gemeinsam in dem jeweiligen Krümmungsbereich
der Stempel in einem gleichen Radius abhängig von dem vorgegebenen Radius krümmbar sind.
Dies hat den Vorteil, das sehr einfach in den zwei oder mehr Lichtleitern
im Wesentlichen die gleiche Dämpfung
erzeugbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der optischen Dämpfungsvorrichtung
beträgt
die Anzahl der Stempel an dem ersten und an dem zweiten Körper jeweils
mindestens drei. Die Stempel sind in der vorgegebenen Erstreckungsrichtung
in einem vorgegebenen Intervall voneinander beabstandet nebeneinander
und parallel zueinander angeordnet. Dadurch sind die Stempel an
den beiden Körpern
so zueinander versetzt angeordnet, dass zwischen jeweils zwei Stempeln
des einen Körpers
ein Stempel des jeweils anderen Körpers angeordnet ist. Das vorgegebene
Intervall ist bevorzugt so vorgegeben, dass die Stempel des ersten
und des zweiten Körpers
aneinander grenzen, wenn der Abstand des ersten und des zweiten
Körpers
zueinander minimal ist. Der Vorteil ist, dass die zwei oder mehr
Lichtleiter dadurch wellenförmig
gekrümmt
werden, wenn diese längs
der vorgegebenen Erstreckungsrichtung zwischen die Stempel des ersten
Körpers
und die Stempel des zweiten Körpers
eingebracht sind. Der jeweilige Lichtleiter ist dadurch abhängig von
der Anzahl der Stempel verformt. Dadurch sind zuverlässig hohe Dämpfungswerte
erzielbar.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der optischen Dämpfungsvorrichtung
umfasst die optische Dämpfungsvorrich tung
mindestens eine Kopplungsvorrichtung zum Koppeln des ersten und
des zweiten Körpers.
Die mindestens eine Kopplungsvorrichtung ist ausgebildet zum Einstellen
einer Andruckkraft der Stempel an die zwei oder mehr Lichtleiter
oder des Abstands der Körper
zueinander. Der Vorteil ist, dass dadurch die Dämpfung einfach reproduzierbar
ist. Die Dämpfung
ist abhängig
von der Andruckkraft oder des Abstands der Körper zueinander variierbar.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
optisches System,
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2 ein
Lichtdurchlässigkeitsdiagramm
eines Lichtleiters,
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3 eine
Seitenansicht einer optischen Dämpfungsvorrichtung
in einem geöffneten
Zustand,
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4 eine
Seitenansicht der optischen Dämpfungsvorrichtung
in einem geschlossenen Zustand und
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5 eine
Querschnittsansicht eines Bandes mit vier Lichtleitern und eine
Vorderansicht der optischen Dämpfungsvorrichtung
in dem geöffneten Zustand.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Ein
optisches System umfasst eine Lichtquelle 1, einen Lichtleiter 2 und
einen Lichtempfänger 3 (1).
Die Lichtquelle 1 ist an einem ersten Ende des Lichtleiters 2 angeordnet
und der Lichtempfänger 3 ist
an einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende des Lichtleiters 2 angeordnet. Durch
die Lichtquelle 1 abgestrahltes Licht koppelt an dem ersten
Ende in den Lichtleiter 2 ein. Das eingekoppelte Licht
wird in dem Lichtleiter 2 geführt durch Totalreflexion an
ei ner Mantelfläche
des Lichtleiters 2. Das eingekoppelte Licht breitet sich
in dem Lichtleiter 2 aus in Richtung zu dem zweiten Ende.
An dem zweiten Ende koppelt das Licht aus dem Lichtleiter 2 aus
und wird durch den Lichtempfänger 3 empfangen.
Es ist jedoch ebenso möglich,
dass die Lichtquelle 1 und der Lichtempfänger 3 gemeinsam an
dem ersten Ende des Lichtleiters 2 angeordnet sind und
an dem zweiten Ende des Lichtleiters 2 ein Spiegelelement
vorgesehen ist zum Zurückreflektieren
des Lichts hin zu dem ersten Ende.
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2 zeigt
ein Lichtdurchlässigkeitsdiagramm,
bei dem eine Lichtdurchlässigkeit
A des Lichtleiters 2 für
in dem Lichtleiter 2 führbaren
Lichts abhängig
von einer Verbiegung oder Krümmung
des Lichtleiters 2 dargestellt ist. Mit abnehmendem Krümmungsradius,
das heißt
mit zunehmender Krümmung des
Lichtleiters 2, steigt eine Dämpfung des in dem Lichtleiter 2 führbaren
Lichts durch zunehmenden Verlust der Totalreflexion an der Mantelfläche des Lichtleiters 2.
Die Lichtdurchlässigkeit
A sinkt entsprechend.
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Diese
Eigenschaft des Lichtleiters 2 wird genutzt zum Erzeugen
der Dämpfung
durch Montieren einer optischen Dämpfungsvorrichtung, die auch
als eine Dämpfungslehre
bezeichnet werden kann, an dem einen Lichtleiter 2 oder
an mehreren Lichtleitern 2. 3 und 4 zeigen
jeweils eine Seitenansicht der optischen Dämpfungsvorrichtung und 5 zeigt eine
Vorderansicht der optischen Dämpfungsvorrichtung.
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Die
optische Dämpfungsvorrichtung
umfasst einen ersten Körper 4 und
einen zweiten Körper 5. Der
erste Körper 4 und
der zweite Körper 5 sind
einander gegenüberliegend
angeordnet. Ein Abstand D zwischen dem ersten Körper 4 und dem zweiten
Körper 5 ist
einstellbar. Der erste und der zweite Körper 4, 5 umfassen
jeweils an einer Seite, die dem jeweils anderen Körper zugewandt
ist, mindestens einen Stempel 6. Die Stempel 6 sind
quer zu einer vorgegebenen Erstreckungsrichtung der optischen Dämpfungsvorrichtung
an dem jeweiligen Körper
angeordnet. Bevorzugt sind die Stempel 6 jeweils an dem
ersten Körper 4 und
an dem zweiten Körper 5 in
einem vorgegebenen Intervall voneinander beabstandet nebeneinander
und parallel zueinander angeordnet. Ferner sind die Stempel 6 an
dem ersten Körper 4 längs der
vorgegebenen Erstreckungsrichtung gegenüber den Stempeln 6 an
dem zweiten Körper 5 versetzt
angeordnet, so dass jeweils zwischen zwei Stempeln 6 des
zweiten Körpers 5 ein
Stempel 6 des ersten Körpers 4 angeordnet
ist.
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Die
Stempel 6 umfassen jeweils einen Krümmungsbereich, der dem jeweils
anderen Körper
zugewandt ist und der entlang der vorgegebenen Erstreckungsrichtung
der optischen Dämpfungsvorrichtung
in einem vorgegebenen Radius R gekrümmt ist. Vorzugsweise ist der
jeweilige Krümmungsbereich der
Stempel 6 als eine Mantelfläche eines Zylinderlängsschnitts
mit einer Breite B ausgebildet. Die Breite B ist so gewählt, dass
zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Lichtleiter 2 gemeinsam
in dem jeweiligen Krümmungsbereich
in einem gleichen Radius abhängig
von dem vorgegebenen Radius R krümmbar
sind. Die Stempel 6 können
beispielsweise auch eine Nut 9 oder eine anders ausgebildete Vertiefung
aufweisen zum Aufnehmen von Lichtleitern 2. Der jeweilige
Krümmungsbereich
ist dann in der Nut 9 ausgebildet, die eine Breite B' aufweist. Die Breite
B' ist dann entsprechend
so gewählt,
dass die zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Lichtleiter 2 gemeinsam
in dem jeweiligen Krümmungsbereich
in einem gleichen Radius abhängig
von dem vorgegebenen Radius R krümmbar
sind.
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Der
Lichtleiter 2 ist beispielsweise faserförmig ausgebildet. Der Lichtleiter 2 kann
jedoch ebenso beispielsweise planar ausgebildet sein. Bevorzugt sind
zwei oder mehr Lichtleiter 2 in einer Umhüllung 8 eingebettet.
Beispielsweise sind vier Lichtleiter 2 gemeinsam in der
Umhüllung 8 eingebettet
(5). Es können
jedoch auch mehr oder weniger Lichtleiter 2 gemeinsam in
der Umhüllung 8 eingebettet
sein. Beispielsweise bilden die Lichtleiter 2 in der Umhüllung 8 ein
Band 7 mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt.
Sie können
jedoch ebenso zum Beispiel ein Kabel mit rundem Querschnitt bilden. Ferner
kann jedoch auch der Lichtleiter 2 ohne die Umhüllung 8 vorgesehen
sein. Der jeweilige Lichtleiter 2 ist in seiner Längsrichtung
entlang der vorgegebenen Erstreckungsrichtung der optischen Dämpfungsvorrichtung
zwischen den ersten Körper 4 und den
zweiten Körper 5 und
deren Stempel 6 einbringbar. Bevorzugt ist der jeweilige
Lichtleiter 2 in die optische Dämpfungsvorrichtung einbringbar
ohne eine gegebenenfalls in diesem bestehende optische Verbindung
zu unterbrechen.
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3 zeigt
die optische Dämpfungsvorrichtung
in einem geöffneten
Zustand. In dem geöffneten Zustand
ist der Lichtleiter 2 oder sind die zwei oder mehr Lichtleiter 2 sehr
einfach in die optische Dämpfungsvorrichtung
einbringbar. Der Abstand D zwischen dem ersten Körper 4 und dem zweiten
Körper 5 wird
nach dem Einbringen der Lichtleiter 2 verringert.
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4 zeigt
die optische Dämpfungsvorrichtung
in einem geschlossenen Zustand. In dem geschlossenen Zustand drücken die
Stempel 6 auf den jeweiligen Lichtleiter 2 und
verformen diesen abhängig
von dem vorgegebenen Radius R des jeweiligen Stempels 6,
dem vorgegebenen Intervall der Stempel 6 und abhängig von
dem Abstand D des ersten Körpers 4 und
des zweiten Körpers 5 zueinander.
Durch die versetzte Anordnung der Stempel 6 zueinander wird
in dem geschlossenen Zustand der optischen Dämpfungsvorrichtung der jeweilige
Lichtleiter 2 wellenförmig
gekrümmt.
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Je
kleiner der vorgegebene Radius R der Stempel 6 gewählt ist,
desto stärker
ist die Krümmung
des jeweiligen Lichtleiters 2 und desto geringer ist die
Lichtdurchlässigkeit
A des jeweiligen Lichtleiters 2 und desto größer ist
somit die Dämpfung
des Lichts in dem jeweiligen Lichtleiter 2 (2).
Ferner ist die Dämpfung
umso größer, je
länger
eine Strecke der Verformung des jeweiligen Lichtleiters 2 ist,
das heißt
die Dämpfung
ist umso größer, je
mehr Stempel 6 die optische Dämpfungsvorrichtung aufweist.
Ferner kann die Dämpfung
erhöht
werden durch Verringerung des Abstands D des ersten Körpers 4 und
des zweiten Körpers 5 zueinander
oder durch Erhöhen
einer Andruckkraft F der Stempel 6 an den jeweiligen Lichtleiter 2.
Dabei ist zu beachten, dass eine mechanische Belastbarkeit des jeweiligen
Lichtleiters 2 nicht überschritten
wird. Bevorzugt sind die Andruckkraft F, der Abstand D und der vorgegebene
Radius R so vorgegeben und eingestellt, dass der jeweilige Lichtleiter 2 nicht
beschädigt
wird und die Dämpfung durch öffnen der
optischen Dämpfungsvorrichtung vollständig reversibel
ist. Insbesondere darf der vorgegebene Radius R nicht zu klein gewählt werden, um
eine Beschädigung
des jeweiligen Lichtleiters 2 zu verhindern.
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Durch
eine hohe Andruckkraft F kann gegebenenfalls zusätzlich zu der Krümmung des
jeweiligen Lichtleiters 2 eine Verformung eines Querschnitts
des jeweiligen Lichtleiters 2 erzeugt werden. Diese Verformung
des Querschnitts kann in einer zusätzlichen Dämpfung des in dem jeweiligen
Lichtleiter führbaren
Lichts resultieren. Jedoch wird die Andruckkraft F bevorzugt so
gewählt,
dass die Verformung des Querschnitts vollständig reversibel ist und der
jeweilige Lichtleiter 2 nicht beschädigt wird.
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Bevorzugt
ist an der optischen Dämpfungsvorrichtung
eine Kopplungsvorrichtung vorgesehen, die der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt ist. Die Kopplungsvorrichtung ist ausgebildet zum Koppeln
des ersten Körpers 4 und
des zweiten Körpers 5 und
zum Einstellen der Andruckkraft F oder des Abstands D. Die Kopplungsvorrichtung
kann durch eine Klammer gebildet sein, die den ersten Körper 4 und den
zweiten Körper 5 zusammenhält und diese
fixiert. Die Kopplungsvorrichtung kann auch beispielsweise einen
oder mehrere Abstandhalter umfassen, die beispielsweise zwischen
dem ersten Körper 4 und
dem zweiten Körper 5 angeordnet
sind und den Abstand D zwischen diesen begrenzen. Die Kopplungsvorrichtung
kann jedoch beispielsweise ebenso durch eine Schraubvorrichtung
gebildet sein, bei der der Abstand D durch Drehen einer Schraube
variierbar ist und der gewünschte
Abstand D oder die gewünschte
Andruckkraft F dadurch eingestellt werden können. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, die Kopplungsvorrichtung als eine Hebelvorrichtung
auszubilden, so dass die optische Dämpfungsvorrichtung durch Betätigen der
Hebelvorrichtung in ihren geöffneten
Zustand oder in ihren geschlossenen Zustand überführbar ist und der gewünschte Abstand
D oder die gewünschte
Andruckkraft F einstellbar ist. Die Kopplungsvorrichtung kann jedoch
auch anders ausgebildet sein.
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- 1
- Lichtquelle
- 2
- Lichtleiter
- 3
- Lichtempfänger
- 4
- erster
Körper
- 5
- zweiter
Körper
- 6
- Stempel
- 7
- Band
- 8
- Umhüllung
- 9
- Nut
- A
- Lichtdurchlässigkeit
- B,
B'
- Breite
- D
- Abstand
- F
- Andruckkraft
- R
- vorgegebener
Radius