DE10319095B4

DE10319095B4 - Ausrichtung von optischen Faserelementen

Info

Publication number: DE10319095B4
Application number: DE10319095A
Authority: DE
Inventors: John Bernard Windsor Medberry; Benno Fort Collins Guggenheimer
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2023-04-29
Also published as: US20040022498A1; US6778740B2; JP2004070350A; DE10319095A1

Abstract

Verfahren zur Faseroptikausrichtung, bei dem eine Zielstrahlbreite (152) eines Lichtstrahls (102) entlang einem Weg des Lichtstrahls (102) auf einem ersten Ende des Faseroptikelements (104) definiert ist, und bei dem das Faseroptikelement (104) angeordnet ist, daß Licht auf das erste Ende des Faseroptikelements (104) einfällt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Messen einer Strahlbreite (152) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102);
Berechnen eines Orts axial relativ zu dem Lichtstrahl (102), an dem der Lichtstrahl (102) eine Strahlbreite (152) aufweist, die gleich der Zielstrahlbreite (152) des Lichtstrahls (102) ist; und
Bewegen des Faseroptikelements (104) an den Ort.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf den Bereich der Faseroptik. Spezieller bezieht sich diese Erfindung auf eine Hochauflösungsausrichtung eines optischen Faserelements bezüglich einer axialen und radialen Entfernung mit einem anderen optischen Faserelement.
Im Bereich der Faseroptik bestehen Probleme bei der physischen Ausrichtung von zwei optischen Elementen. Lösungen des Stands der Technik zum Ausrichten einer optischen Faser und optischer Faserarrays stützen sich allgemein auf eine Erfassung einer physischen Kante einer ersten Faser mit einer Kamera, einer Kraftrückkopplung oder einer linearen Codierung. Diese Verfahren setzen inhärent voraus, daß sie auf Annahmen über den Ort eines zweiten optischen Elements bauen, sei es eine optische Faser, ein Wellenleiter oder eine andere optische Komponente relativ zur Kante der ersten Faser, die erfaßt wurde. Die gesamte finale Ausrichtung der axialen Entfernung und radialen Position ist von der Genauigkeit dieser Annahmen abhängig. Diese Annahmen können eine Ungewißheit im Hinblick auf die finale axiale Entfernung und radiale Ausrichtung von zwei optischen Elementen zur Folge haben. Diese Ungewißheit unterwirft diese Techniken bestimmten Einschränkungen.

Die US 5,587,787 A beschreibt eine Vorrichtung zur Messung einer Strahlbreite eines Laserstrahls entlang dessen Querrichtung. Ein optisches Filter mit einer sich räumlich veränderlichen Durchlässigkeit oder Reflektivität wird verwendet, um das reflektierte oder transmittierte Licht mittels eines Photodetektors zu messen, während sich das optische Filter horizontal über das Strahlprofil hinweg bewegt. Hierdurch kann die Geometrie des Laserstrahls erfasst werden.

Die US 5,668,902 A beschreibt eine Kopplungsstruktur zwischen einem Halbleiterlaser und einer optischen Faser ohne Verwendung einer Linse, indem der Einfluss eines rückreflektierten Lichtes aufgrund der Fresnel Reflexion an einer Endfläche der optischen Faser vermieden wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur faseroptischen Ausrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein elektronisches Speicherungsmedium gemäß Anspruch 13 sowie eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 14 und 20 gelöst.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Ausrichtung eines optischen Faserelements bezüglich einer axialen und einer radialen Entfernung mit einem anderen optischen Faserelement. Diese optischen Faserelemente können optische Faserstränge, optische Faserarrays, optische Faserkabel, optische Filter, optische Verstärker, optische Wellenleitergeräte etc. umfassen, sind jedoch nicht auf dieselben beschränkt. Die Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden Fachleuten nach Berücksichtigung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung offenbar.

Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen, die mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, identifizieren Faseroptikausrichtungsverfahren und Faseroptikausrichtungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zunächst einen Zielstrahlbreite-Einfall auf ein Ende eines optischen Elements. Das Ende des optischen Elements ist in einem Lichtstrahl an einem axialen Ort relativ zum Lichtstrahl angeordnet. Das Ende des optischen Elements wird anschließend transversal (senkrecht) zum Lichtstrahl bewegt, bis eine Position einer maximalen optischen Leistung, die durch das optische Element gemessen wird, identifiziert wird. Eine Strahlbreite des Lichtstrahls wird an diesem axialen Ort gemessen. Die Bewegungs- und Meßsequenz wird an mehreren axialen Orten relativ zum Lichtstrahl wiederholt. Eine Linearregression oder ein äquivalenter Lösungsansatz wird verwendet, um einen axialen Ort relativ zum Lichtstrahl mit der Zielstrahlbreite zu prognostizieren. Das Ende des optischen Elements wird dann zum axialen Ort mit der Zielstrahlbreite bewegt.

Gemäß bestimmter Ausführungsbeispiele, die mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, involviert ein Verfahren zur Faseroptikausrichtung, bei dem eine Zielstrahlbreite eines Lichtstrahls entlang einem Weg des Lichtstrahls auf einem ersten Ende eines Faseroptikelements definiert ist, und bei dem das Faseroptikelement positioniert ist, wobei Licht auf das erste Ende des Faseroptikelements fällt, ein Messen einer Strahlbreite an mehreren Orten in axialer Weise relativ zum Lichtstrahl, ein Berechnen eines Orts in axialer Weise relativ zum Lichtstrahl, wobei der Lichtstrahl eine Strahlbreite aufweist, die gleich der Zielstrahlbreite des Lichtstrahls ist, und ein Bewegen des Faseroptikelements zu dem Ort. Dieses Verfahren und andere Verfahren, die hierin offenbart sind, können unter Verwendung von Anweisungen ausgeführt werden, die auf einem elektronischen Speichermedium gespeichert sind, die auf einem programmierten Prozessor ausgeführt werden.

Gemäß bestimmter Ausführungsbeispiele, die mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, weist eine Vorrichtung für eine Faseroptikausrichtung, die mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt, einen Steuerungsprozessor auf. Ein erstes Ende eines Faseroptikelements wird innerhalb eines Lichtstrahls ansprechend auf den Steuerungsprozessor bewegt. Die optische Leistung, die durch das Faseroptikelement übertragen wird, wird an einem zweiten Ende des Faseroptikelements gemessen, und die Messung wird an den Steuerungsprozessor geliefert. Der Steuerungsprozessor führt Anweisungen aus, die eine Strahlbreite an mehreren Orten in axialer Weise relativ zum Lichtstrahl messen; einen Ort in axialer Weise relativ zum Lichtstrahl berechnen, wobei der Lichtstrahl eine Strahlbreite aufweist, die gleich der Zielstrahlbreite des Lichtstrahls ist; und das Faseroptikelement zu dem Ort bewegen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Zeichnung, die ein Koordinatensystem und seine Relation zu den Faseroptikelementen darstellt, die mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmen;
2 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren einer optischen Elementausrichtung darstellt, das mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt;
3 ein Diagramm einer optischen Ausrichtungsumgebung, die mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt;
4 ein Diagramm einer optischen Ausrichtungsumgebung mit einem ersten Ende eines optischen Elements, das für eine Anordnung in der optischen Ausrichtungsumgebung optimiert ist, die mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt;
5 ein Diagramm einer optischen Ausrichtungsumgebung mit sowohl einem ersten Ende als auch einem zweiten Ende, die für eine Anordnung in der optischen Ausrichtungsumgebung optimiert sind, die mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt;
6 ein Blockdiagramm eines optischen Ausrichtungssystems, das mit bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung übereinstimmt.
Obgleich diese Erfindung ein Ausführungsbeispiel in vielen unterschiedlichen Formen zuläßt, sind spezifische Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen gezeigt und werden hierin beschrieben, wobei vorausgesetzt wird, daß die vorliegende Offenbarung als ein Beispiel der Grundsätze der Erfindung gelten soll und die Erfindung nicht auf die spezifischen gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränken soll. In der nachstehenden Beschreibung werden identische Bezugszeichen verwendet, um identische, ähnliche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen zu beschreiben.
Für den Zweck dieser Erörterung wird darauf hingewiesen, daß der Begriff „optisches Element", der bei dieser Erörterung verwendet wird, sich auf ein Ausführungsbeispiel von einem optischen Faserstrang, von optischen Faserarrays, optischen Faserkabeln, optischen Filtern, optischen Verstärkern, optischen Wellenleitergeräten oder von einer beliebigen anderen optischen Komponente beziehen kann, das in einem optischen System, das zum Übertragen, Tragen, Manipulieren oder Empfangen einer optischen Energie verwendet werden kann, existieren kann.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Faseroptikausrichtungsszenario 100 dargestellt. Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Lichtstrahl 102 gezeigt. Die Linearregression, die Messungen einer optischen Leistung innerhalb des Lichtstrahls 102 verwendet, kann zum iterativen Verfeinern der axialen Entfernung zwischen einem ersten Ende eines ersten beweglichen optischen Elements 104 und einem zweiten feststehenden optischen Elements 108 und der radialen Ausrichtung derselben verwendet werden. Die optische Leistung durch das optische Elementpaar wird als eine Funktion der transversalen (radialen) Ausrichtung optimiert. Die Optimierung der transversalen Ausrichtung des optischen Elementpaars ergibt eine Position, in einer Ebene senkrecht zum Lichtstrahl 102, des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 relativ zum zweiten feststehenden optischen Element 108, die einem Maximum einer optischen Durchsatzleistung entspricht. Die axiale Trennung entspricht einem zuvor kalibrierten Wert für den Lichtstrahl am ersten des ersten beweglichen optischen Elements 104 unter Verwendung der physischen Charakteristika des optischen Systems einschließlich der optischen Elemente, des Senders und des Empfängers.
Es sollte beachtet werden und einem Fachmann nach Berücksichtigung dieser Lehre klar sein, daß das erste optische Element 104 feststehend sein kann und daß das zweite optische Element 108 beweglich sein kann oder daß sich beide in Relation zueinander bewegen können, ohne von dieser Erfindung abzuweichen, und daß sie für die Zwecke dieser Erörterung als äquivalent betrachtet werden sollen. Darüber hinaus sollte beachtet werden und einem Fachmann nach Berücksichtigung dieser Lehre klar sein, daß eine Interpolation, Extrapolation oder ein beliebiges anderes angemessenes Schätz- oder Prognoseverfahren die Linearregression ersetzen kann, die vorstehend und an anderer Stelle in diesem Text erwähnt wird, ohne von dieser Erfindung abzuweichen.
Anfänglich kann das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 in willkürlicher Weise axial, relativ zum zweiten feststehenden optischen Element 108 angeordnet sein, so daß ein Strahl (Konus) des Lichts 102 vom zweiten feststehenden optischen Element 108 in das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 gekoppelt werden kann. Der Lichtstrahl 102 kann unter Verwendung eines Senders 112 gekoppelt werden, der so angeordnet ist, daß die optische Leistung durch das zweite feststehende optische Element 108 übertragen wird und axial zu und in das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 gelenkt wird. Für den Zweck dieser Erörterung soll eine Z-Achse 116 definiert sein, um entlang der Linie der maximalen optischen (Spitzen-) Leistung angeordnet zu sein, die innerhalb des Konus erzeugt wird, der durch den Lichtstrahl 102 definiert ist. Die Z-Achse 116 soll als in die Richtung zum Ursprung des Lichtstrahls 102 hin zunehmend positiv definiert sein. Eine X-Achse 120 und eine Y-Achse 124 sollen als senkrecht (normal) zueinander und senkrecht (normal) zur Z-Achse 116 definiert sein. Die X-Achse 120 und die Y-Achse 124 sollen definiert sein, um ihre Ursprünge auf der Z-Achse 116 zu haben und um bezüglich ihrer Größe zuzunehmen (positiv in eine Richtung und negativ in die entgegengesetzte Richtung), während sie sich von der Z-Achse 116 wegbewegen.
Für den Zweck dieser Erörterung ist auch der Begriff „transversal" zu verwenden, um eine Richtung oder Bewegung zu identifizieren, die senkrecht zur Z-Achse 116 ist. Eine Transversalebene soll dann als eine Ebene definiert sein, die senkrecht zur Z-Achse 116 an einem beliebigen Z-Ort (Position) ist. Es sollte beachtet werden, daß die Z-Achse 120 und die Y-Achse 124 zusammen eine ebensolche Transversalebene relativ zur Z-Achse 116 darstellen können, die an dem Ort angeordnet ist, wo Z gleich Null ist. Bei diesem Beispiel wird die Verwendung des kartesischen Koordinatensystems verwendet. Es sollte ebenfalls beachtet werden, daß ein beliebiges anderes Koordinatensystem gewählt werden kann, ohne von dieser Erfindung abzuweichen, und daß ein beliebiges geeignetes Koordinatensystem verwendet werden kann, einschließlich, jedoch ohne Einschränkung auf Polarkoordinaten, Kugelkoordinaten etc.
Bei dem gewählten Koordinatensystem kann das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 in einer Transversalebene an diesem Z-Ort bewegt werden, um die Position bei einer maximalen optischen (Spitzen-) Leistung 128 zu identifizieren. Angesichts der vorstehenden Definition des Koordinatensystems liegt die Position der maximalen optischen (Spitzen-) Leistung 128 direkt auf der Z-Achse 116. Die Identifizierung der Position der maximalen optischen Leistung 128 erfolgt durch eine Messung unter Verwendung eines optischen Empfängers und einer Datenerfassungseinheit 132, die mit einem zweiten Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 gegenüber dem ersten Ende verbunden ist, das dem Lichtstrahl 102 ausgesetzt ist.
Sobald die Position der maximalen optischen Leistung 128 identifiziert und gemessen worden ist, kann das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 dann ferner in eine Richtung entlang der Transversalebene (z. B. in die positive X-Richtung) bewegt werden, um eine Strahlintensität zu identifizieren, die ein feststehender Betrag unter der Messung ist, die an der Position der maximalen optischen Leistung 128 erhalten wurde. Bei diesem Beispiel könnte dieser feststehende Betrag 10 dB sein, wodurch eine erste Halbbreite 136 des Lichtstrahls 102 an diesem ersten Halbbreitenpunkt 140 definiert wird. Durch Bewegen des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 in die entgegengesetzte Richtung entlang der gleichen Transversalebene (z. B. in die negative X-Richtung) kann ein zweiter Halbbreitenpunkt 144 identifiziert werden, der den gleichen feststehenden Betrag mißt. Die Entfernung in die negative X-Richtung kann als eine zweite Halbbreite 148 des Lichtstrahls 102 betrachtet werden.
Unter Fortsetzung des aktuellen Beispiels kann die Strahlbreite 152 in der Transversalebene auf mehrere unterschiedliche Weisen gemessen werden. Mittels eines Beispiels und ohne Einschränkung kann die Strahlbreite 152 durch Messen der Entfernung zwischen dem ersten Halbbreitenpunkt 140 und dem zweiten Halbbreitenpunkt 144 durch Addieren der ersten Halbbreite 136 zur zweiten Halbbreite 148 oder durch Multiplizieren jeder Halbbreite mit zwei berechnet (angenähert) werden. Wird das Konzept auf drei Dimensionen erweitert, kann ein Fachmann nach Berücksichtigung dieses Texts ferner erkennen, daß ein zweidimensionaler Querschnitt 156 des Lichtstrahls 102 in der Transversalebene bei einem beliebigen Z-Ort definiert sein kann.
Anschließend wird das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 iterativ zu einem neuen Z-Ort (entweder in die positive oder negative Z-Richtung) bewegt. An diesem neuen Z-Ort wird die Position der maximalen optischen Leistung zusammen mit einer neuen Strahlbreite (oder einem neuen Querschnitt) identifiziert. Der dreidimensionale Konus (Strahl) des Lichts 102 kann dadurch innerhalb des Koordinatensystems an mehreren Z-Orten definiert werden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nun ein Konusverfahren 200 zum Verfeinern der Position eines einzelnen Endes eines optischen Elements innerhalb des Strahls (Konus) des Lichts 102 erörtert. Es kann hilfreich sein, auf 1 Bezug zu nehmen, um in diese Erörterung von 2 und das Konusverfahren 200 Einblick zu gewinnen. Bei diesem Konusverfahren 200 kann das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 in optimaler Weise relativ zu einer Apertur des zweiten feststehenden optischen Elements 108 angeordnet sein. Das zweite feststehende optische Element 108 kann einen Sender 112 aufweisen, der so an dasselbe gekoppelt ist, so daß es einen Lichtstrahl 102 von der optischen Apertur nach außen ausstrahlen kann. Das zweite Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 kann einen Empfänger 132 aufweisen, der an dasselbe in einer beliebigen Weise gekoppelt ist, die eine optische Leistungsübertragung durch das erste bewegliche optische Element 104, das gemessen werden soll, ermöglicht.
Dieses Konusverfahren 200 beginnt bei 204. Bei 208 erfolgt eine Bestimmung des Einfalls der kalibrierten/gewünschten finalen (Ziel-) Strahlbreite 152 auf das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 und der gewünschten Genauigkeit des Verfahrens (Anzahl von Iterationen). Auch werden eine anfängliche angenäherte Strahlbreite und eine inkrementale Schrittgröße ausgewählt. Die Bestimmung einer finalen Zieltrennung und gewünschten Genauigkeit kann auf mehreren Charakteristika basieren, einschließlich, jedoch ohne Einschränkung auf eine Strahlform des Lichtstrahls 102, optische Elementcharakteristika, optische Spezifikationen für die Medien etc. Unter Verwendung eines Koordinatensystems, das vorstehend für Meßzwecke definiert wurde, kann das Licht dann lose durch die optischen Elemente bei 212 gekoppelt werden, um eine grobe Ausrichtung durch Bewegen des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 in den Lichtstrahl 102 zu ermöglichen, um eine Übertragung des Lichts vom Sender 112 an den Empfänger 132 durch das erste bewegliche optische Element 104 zu ermöglichen.
Bei 216 wird ein Zählerwert eingerichtet, der verwendet werden kann, um die gewünschte Anzahl von Iterationen der Meßsequenz zu implementieren. Bei 220 wird eine Optimierungsroutine betrieben. Diese Optimierungsroutine bei 220 wird verwendet, um eine Transversalposition (entlang sowohl der transversalen orthogonalen X- als auch der transversalen orthogonalen Y-Achse) des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 festzulegen, so daß es eine optimierte/maximale optische Leistungsübertragung durch dasselbe bei diesem Z-Ort aufweist. Diese Optimierungsroutine bei 220 kann eine von vielen möglichen Lösungen zum Bestimmen der Position der optimierten/maximalen Leistungsübertragung sein.
Mittels eines Beispiels, ohne Einschränkung auf den Schutzbereich der Erfindung, kann diese Bestimmung der optimierten/maximalen Leistungsübertragung durch eine Überstreichbewegung des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 senkrecht (normal) zum Lichtstrahl 102 in Verbindung mit einer zeitkoordinierten Sammlung von optischen Leistungsmeßdaten am Empfänger 132 erfolgen. Alternativ kann eine Schritt-und-Meß-Technik verwendet werden, um die optimierte/maximale Leistungsübertragung zu bestimmen, wobei das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 in sequentieller Weise senkrecht (normal) zum Lichtstrahl 102 von Position zu Position bewegt wird, wobei die optischen Leistungsmessungen an jeder Position vorgenommen werden. Noch eine andere Alternative kann als eine Suchroutine ausgedrückt werden, die die optische Leistung in der Transversalebene mißt und die Schrittgröße von jeder anschließenden Bewegung beim Suchen nach dem maximalen optischen Leistungspunkt (oder einem reduzierten optischen Leistungspunkt, je nachdem) senkt, was eine gewünschte Genauigkeit bis hinunter zu der minimalen Bewegungssteuerungsschrittauflösung der Bewegungssteuerungsgeräte ergibt. Ein beliebiges geeignetes Gerät, das das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 in dem Koordinatenraum bewegen kann, kann verwendet werden, um die Bewe gungen, die unter Steuerung eines geeigneten Steuerungsgeräts (z. B. eines programmierten Prozessors) beschrieben sind, zu vereinfachen. Außerdem können alle Bewegungen manuell gesteuert werden.
Bei entweder der exemplarischen Überstreichungs- oder der exemplarischen Schritt-und-Meß-Optimierung einer optischen Leistung, die vorstehend erwähnt wurden, kann die anfängliche Bewegung entlang einer der Transversalachsen (z. B. der X-Achse 120) sein, bis der Leistungspegel bei fortgesetzter Bewegung als abnehmend gemessen wird. Die Richtung der Bewegung wird dann umgekehrt. Die Bewegung wird in die entgegengesetzte Richtung fortgesetzt, bis ein maximaler gemessener optischer Leistungsort entlang dieser Transversalachse erkannt wird. Der Ort der maximalen gemessenen optischen Leistung wird festgestellt, indem eine Zunahme der gemessenen optischen Leistung bemerkt wird, der eine anschließende Abnahme der gemessenen optischen Leistung folgt. Sobald der Ort der maximalen optischen Leistung entlang einer Transversalachse festgestellt worden ist, wird das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 zurück zu dem Ort der maximalen optischen Leistungsmessung entlang dieser Achse bewegt. Der Prozeß wird entlang der anderen Transversalachse (bei diesem Beispiel der Y-Achse) wiederholt, wobei von der Position der maximalen optischen Leistung entlang der anfänglichen Achse (für dieses Beispiel der X-Achse) begonnen wird. Der Schnittpunkt der zwei maximalen optischen Leistungsmessungen stellt die Position der maximalen optischen Leistung in dieser Transversalebene dar.
Nach dem ersten Mal durch die Schleife kann die resultierende Position der optimierten/maximalen Leistungsübertragung durch das erste bewegliche optische Element 104 kann als ein Startpunkt oder ein Ursprungspunkt für alle anschließenden Bewegungen und Messungen betrachtet werden. Während aufeinanderfolgender Iterationen durch die Schleife kann dieser Punkt als die Position der optischen Spitzenleistung an diesem axialen Z-Ort betrachtet werden.
Bei 224 werden das Transversalstrahlprofil und die Transversalstrahlbreite berechnet. Das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 kann zu einer Position entlang der Transversalebene senkrecht zum Lichtstrahl 102 bewegt werden, wo die optische Leistungsübertragung ein feststehender Betrag unter der Leistung ist, die an der Position der optischen Spitzenleistung gemessen wurde. Mittels eines Beispiels und ohne Einschränkung kann dieser feststehende Betrag eine 10-dB-Reduktion der optischen Leistung sein, und die resultierende Position dieser Messung kann eine Halbbreite des Lichtstrahls für Meßzwecke darstellen. Für die Zwecke dieser Erörterung und zur Erleichterung der Darstellung werden der Begriff Position der Halbbreite oder ähnliche Begriffe verwendet, wenn auf eine solche Position einer verringerten optischen Leistung Bezug genommen wird. Einem Fachmann sollte nach Berücksichtigung dieser Lehre klar sein, daß ein beliebiger geeigneter relativer Leistungspegel verwendet werden kann.
Eine Messung der Entfernung von der Position der optischen Spitzenleistung zur Position der Halbbreite wird vorgenommen. Diese Messung kann dann verwendet werden, um die Strahlbreite 152 an diesem axialen Z-Ort zu berechnen. Die Berechnung der Strahlbreite 152 erfolgt bei diesem Beispiel durch Multiplizieren der gemessenen Entfernung mal zwei. Einem Fachmann sollte nach Berücksichtigung dieser Lehre klar sein, daß andere Messungen, die vorstehend erörtert wurden, zum Feststellen einer weiteren Halbbreite in die entgegengesetzte Transversalrichtung verwendet werden können, um die Strahlbreite 152 definitiv zu bestimmen. Ferner sollte einem Fachmann nach Berücksichtigung dieser Lehre klar sein, daß hier die Darstellung zu einem schnelleren Verfahren zum Bestimmen der Halbbreite 152 führt, dieses jedoch nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränken soll.
Ein weiterer Lösungsansatz bei 224 zum Berechnen eines Transversalstrahlprofils und einer Strahlbreite ist, sich transversal weg von der Position der optischen Spitzenleistung entlang einer Transversalachse um eine Entfernung zu bewegen, die die Hälfte der Abtastgröße (die Hälfte der anfänglichen Annäherung der Strahlbreite für die erste Iteration des Konusverfahrens 200) beträgt. Sobald man bei dieser Position angelangt ist, wird dann entlang der gleichen Transversalachse zurück durch die Position der optischen Spitzenleistung zu einer äquidistanten Position entlang der Transversalachse für die gesamte Abtastgröße getastet. Während dieses Abtastens werden optische Leistungsmessungen vorgenommen. Das Ergebnis dieses Schritts ist eine gemessene Strahlbreite 152.
Bei 228 wird der Zählerwert getestet, um zu bestimmen, ob die letzte Iteration des Konusverfahrens 200 soeben abgeschlossen worden ist. Wenn die letzte Iteration des Konusverfahrens 200 nicht gerade abgeschlossen worden ist, wird bei 232 ein Übergang vorgenommen. Bei 232 wird eine Bewegung in die positive Z-Richtung um einen Betrag vorgenommen, der anfänglich bei 208 für die inkrementale Schrittgröße ausgewählt wurde.
Bei 236 wird der Zählerwert dekrementiert, wodurch angezeigt wird, daß eine Messung abgeschlossen worden ist. Ein Übergang wird dann zu 220 vorgenommen, und eine neue Meßsequenz kann ausgeführt werden. Bei den vorstehenden und anschließenden Erörterungen wird ein Zählerwert angezeigt, um dekrementiert und getestet zu werden, um zu bestimmen, wie sich bestimmte Elemente der Erfindung verhalten. Es sollte beachtet werden, daß ein Zählerwert genauso einfach inkrementiert und getestet werden kann, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das Konusverfahren 200 wird, wie vorstehend erörtert, von 220 bei 224 und anschließend bei 228 fortgesetzt. Es mag nützlich sein, an diesem Punkt der Erörterung anzumerken, daß, sobald zwei Sätze von Messungen einer Strahlbreite 152 abgeschlossen worden sind, zwei Gerade-Linie-Gleichungen mit den Daten konstruiert werden können, die die zwei Kanten des Lichtstrahls 102 darstellen. Auch können die Daten verwendet werden, um die Schrittgrößen, Sicherheitseinschränkungen und die Fehlerüberprüfung weiter anzuleiten, sobald zwei Sätze der Messungen der Strahlbreite 152 erhalten worden sind.
Um die Darstellung zu erleichtern und ohne Einschränkung wird das Konusverfahren 200 mit einem Übergang zu 240 nach der letzten Iteration der Meß- und Bewegungssequenz dargestellt. Bei 240 wird eine Linearregression auf die Sammlung von Messungen angewendet, die vorstehend erfaßt wurden, um die finale Bewegung des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 zu prognostizieren. Die Linearregression wird verwendet, um den Z-Ort mit der gewünschten finalen Strahlbreite zu bestimmen.
Abweichungen von diesem Verfahren werden in dieser Beschreibung vorweggenommen. Wie vorstehend erwähnt, kann beispielsweise eine mathematische Verfeinerung des Verfahrens mittels Verwendung der Daten, um die Schrittgrößen, Sicherheitseinschränkungen und die Fehlerüberprüfung weiter anzuleiten, erfolgen, sobald zwei Datensätze gesammelt worden sind, und die Linearregression kann an diesem Punkt ebenfalls angewendet werden. Um die Darstellung zu vereinfachen, wird die Linearregression angewendet, nachdem der iterative Abschnitt des Verfahrens abgeschlossen worden ist.
Von 240 wird das Konusverfahren 200 bei 244 fortgesetzt, wo eine Entfernung zu dem finalen Z-Ort bestimmt wird und die Bewegung des ersten Endes des ersten beweglichen optischen Elements 104 zu diesem Z-Ort vorgenommen wird. Das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 ist nun an der berechneten finalen axialen Z-Ort (Aperturbeabstandung) mit der finalen Zielstrahlbreite angeordnet.
Es ist beachtenswert, daß die finale Bewegung die berechnete Entfernung (K) zur finalen axialen Z-Position minus einem variablen Delta (einem Prozentsatz der gesamten Entfernung) sein kann. Durch Anwenden einer Bewegung der finalen Entfernung von der aktuellen axialen Z-Position minus einem Deltawert nähert sich das Konusverfahren 200 zunehmender Genauigkeit der finalen axialen Z-Position an.
Bei 248 kann eine finale Optimierung betrieben werden, um das erste Ende des ersten beweglichen optischen Elements 104 an der Position der optischen Spitzenleistung bei der finalen Zielstrahlbreite radial zu positionieren. Bei 252 endet das Konusverfahren 200.
Um die Berechnungen zu verstehen, die beim Implementieren der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind, sind die nachstehenden Sätze von Daten aus Messungen zu berücksichtigen, die gemäß dem Konusverfahren 200 vorgenommen wurden:
Datensatz 1: Z1, X1, –X1, W1
Datensatz 2: Z2, X2, –X2, W2
Datensatz 3: Z3, X3, –X3, W3
Datensatz 4: Z4, X4, –X4, W4
Jeder Datensatz entspricht Messungen, die an einem Z-Ort Z1 bis Z4 vorgenommen wurden. Jeder Datensatz verwendet die X-Achse als eine Transversalachse für den Zweck des Darstellens der Messungen. In jedem der Datensätze stellt das erste Element die Messung des Z-Orts dar. Das zweite Element stellt die Transversalmessung in die positive X-Richtung dar. Das dritte Element stellt den gemessenen oder berechneten Wert der Transversalmessung in die negative X-Richtung dar. Das vierte Element stellt die berechnete Strahlbreite 152 bei diesem Z-Ort dar.
Zwei geradlinige Gleichungen können aus diesen Datensätzen abgeleitet werden. Die Gleichungen sind: X+ = m+Z + b+ Gleichung 1 X– = m–Z + b– Gleichung 2wobei Gleichung 1 eine Linie mit positiver Steigung und Gleichung 2 eine Linie mit negativer Steigung darstellt, wobei die X-Achse die abhängige Achse und die Z-Achse die unabhängige Achse ist. Durch Subtrahieren der Gleichung 2 von der Gleichung 1 resultiert die Gleichung 3, wie nachstehend gezeigt ist. Gleichung 3 kann gleich einer Variable (W) gesetzt werden, die die Entfernung zwischen den zwei Linien darstellt. Diese Beziehung ist nachstehend als Gleichung 4 gezeigt. (m+ – m–) Z + (b+ – b–) Gleichung 3 W = (m+ – m–) Z + (b+ – b–) Gleichung 4
Bei einer Gleichung für die Entfernung (W) zwischen den zwei Linien, die bezüglich der Variable (Z) eingerichtet wurde, kann die Gleichung 4 für die Variable (Z) bezüglich einer Entfernung (W) gelöst werden, und Gleichung 5 ist die Folge, wie nachstehend gezeigt ist. Z = {W – (b+ – b–)}/(m+ – m–) Gleichung 5
Der Zielwert für die Strahlbreite (W) kann in Gleichung 5 eingesetzt werden, und die Gleichung 5 kann für den Z-Ort mit dieser Zielstrahlbreite gelöst werden.
Basierend auf der vorhergehenden Erklärung sollte ein Fachmann nun in der Lage sein, die in dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung involvierte Mathematik und die physische Beschaffenheit desselben zu verstehen.
Um das Verständnis für das Konusverfahrens 200 weiterhin zu unterstützen, kann eine Variante dieses Konusverfahrens 200 durch den nachstehenden Pseudocode beschrieben werden:
Setze W = finale Strahlbreite, Setze M = gewünschte Genauigkeit,
Setze X^Start = anfängliche Abtastentfernung, Setze T^Move = anfängliche Abtastzeit
Setze N = anfänglicher Datenerfassungszählwert
Führe Schleife M-mal aus
Optimiere Leistung in X&Y-Ebene, Ende bei maximaler Leistungsposition.
Messe Strahlbreite:

Versatz auf –X^Start/2 von aktuellem X-Ort.
Setze Geschwindigkeit auf X^Start/T^Move.
Führe Bewegung von aktuellem X-Ort zu + X^Start/2 aus.
Taste Datenerfassungskarte für die Dauer T^Move mit N Punkten ab.
Daten zur Analyse zurücksenden.

Datenanalyse:

X [Array] = {xnot, Xnot + dX, Xnot + 2dX, Xnot + 3dX, ...},
dX = XStart/(N – 1)
Data[Array] ist mit X[Array] gepaart, um Leistungsfunktion zu erzeugen Spline der Leistungsfunktion bestimmt einen Ort von plus und minus 50 Prozent innerhalb der Leistungsfunktion

Ausgabe ist Breite

IF Breite = W END,
ELSE Setze alle Variablen für ein nächstes Abtasten und Inkrementiere vorwärts in Z und kehre zum Anfang der Schleife zurück.

Unter Bezugnahme auf 3, die in Verbindung mit 4 und 5 betrachtet wird, wird eine exemplarische Ausrichtungsumgebung 400 dargestellt und kann nun in Verbindung mit der vorstehenden Offenbarung erörtert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass, zur Vereinfachung der Darstellung, die nachstehende Erörterung nahelegt, daß bestimmte Elemente beweglich sind und daß bestimmte andere Elemente stationär sind. Obgleich ein Bezeichnen bestimmter Elemente als beweglich und bestimmter anderer Elemente als stationär für die Darstellung hilfreich ist, ist dies nicht als eine Einschränkung auszulegen. In jeder Situation, wo ein Element als beweglich und das andere Element als stationär bezeichnet wird, soll diese Erörterung die Situation vollständig umfassen, wo die beweglichen und stationären Elemente umgekehrt sind, sowie die Situation, wo sich beide Elemente relativ zueinander bewegen.
In der Ausrichtungsumgebung 400 kann ein erstes bewegliches Ende 404 eines ersten optischen Elements 408 in eine Position relativ zu einem Lichtstrahl 412 gebracht werden, der von einem stationären optischen Element 416 abstrahlt, so daß das Licht in das erste optische Element 408 gelangen kann. Das zweite stationäre Ende 420 des ersten optischen Elements 408 kann dann einen Lichtstrahl 424 abstrahlen. Ein drittes bewegliches optisches Element 428, mit dem Geräte gekoppelt sind, die optische Leistungsmessungen ausführen können, kann in eine Position relativ zum Licht strahl 424 gebracht werden, der vom zweiten stationären Ende 420 des ersten optischen Elements 408 abstrahlt, so daß das Licht in das dritte bewegliche optische Element 428 gelangen kann.
Die Ausrichtungsumgebung 400 kann dann in Verbindung mit einem beliebigen optischen Leistungsoptimierungsverfahren verwendet werden, wie jenen exemplarischen Verfahren, die vorstehend erörtert wurden, um die axiale Trennung und radiale Position der optischen Aperturen an beiden Enden des ersten optischen Elements 408 auszurichten. Indem zuerst die Position und Aperturbeabstandung an einem Ende des ersten optischen Elements 408 optimiert wird und dann die Position der Aperturbeabstandung am anderen Ende des ersten optischen Element 408 optimiert wird, wird das erste optische Element 408 für seinen geplanten Zweck optimal funktionsfähig sein.
Unter Bezugnahme auf 4 ist die Ausrichtungsumgebung 400 in Verbindung mit einem beliebigen optischen Leistungsoptimierungsverfahren verwendet worden, wie z. B. jenen exemplarischen Verfahren, die vorstehend erörtert wurden, um die Position und Aperturbeabstandung am ersten beweglichen Ende 404 des ersten optischen Elements 408 zu optimieren.
Unter Bezugnahme auf 5 ist die Ausrichtungsumgebung 400 in Verbindung mit einem beliebigen optischen Leistungsoptimierungsverfahren verwendet worden, wie z. B. jenen exemplarischen Verfahren, die vorstehend erörtert wurden, um die Position und Aperturbeabstandung am zweiten stationären Ende 420 des ersten optischen Elements 408 zu optimieren, und eine optimale optische Leistungsübertragung durch die Apertur ist erreicht worden.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein exemplarisches computergesteuertes optisches Ausrichtungssystem 700 gezeigt und kann nun erörtert werden. Ein Steuerungsprozessor 704 steuert ein optisches Leistungserzeugungsgerät 708, das mit einem optischen Sender 712 gekoppelt ist. Wenn der Steuerungsprozessor 704 das optische Leistungserzeugungsgerät 708 anweist, optische Leistung zu erzeugen, emittiert der optische Sender 712 einen Lichtstrahl 716, das zur Verwendung bei einer optischen Ausrichtung geeignet ist.
Der Steuerungsprozessor 704 steuert auch eine Faserelementsteuerungseinheit 720, die ein erstes Ende eines beweglichen Faseroptikelements 724 transversal und axial in Relation zum Lichtstrahl 716 bewegen kann. Wenn der Steuerungsprozessor 704 die Faserelementsteuerungseinheit 720 anweist, das erste Ende des beweglichen Faseroptikelements 724 in eine beliebige Richtung unter seiner Steuerung zu bewegen, bewegt die Faserelementsteuerungseinheit 720 das erste Ende des beweglichen Faseroptikelements 724 um die gewünschte Entfernung in die gewünschte Richtung.
Die gewünschte Richtung der Bewegung und die gewünschte Richtung werden durch die optische Leistungsmessung bestimmt. Die optische Leistungsmessung wird durch einen optischen Empfänger 728 erreicht. Der optische Empfänger 728 ist mit dem zweiten Ende des beweglichen Faseroptikelements 724 gekoppelt. Der optische Empfänger 728 ist ebenfalls mit einer optischen Leistungsmeß- und Datenerfassungseinheit 732 gekoppelt, die die optische Leistung mißt und aufzeichnet, die durch das bewegliche Faseroptikelement 724 übertragen wird. Wenn der Steuerungsprozessor 704 die optische Leistungsmeß- und Datenerfassungseinheit 732 anweist, eine Messung vorzunehmen, wird eine Aufzeichnung erzeugt, die die optische Leistung anzeigt, die zu diesem Zeitpunkt gemessen wurde. Der Steuerungsprozessor 704 kann dann die optische Leistungsmessung von der optischen Leistungsmeß- und Datenerfassungseinheit 732 lesen.
Der Steuerungsprozessor 704 weist anschließend die Faserelementsteuerungseinheit 720 an, das erste Ende des beweglichen Faseroptikelements 724 gemäß einem beliebigen der Verfahren zu bewegen, die durch diese Erfindung berücksichtigt werden, um eine finale Position des ersten Endes des beweglichen Faseroptikelements 724 wie vorstehend angezeigt zu erreichen.
Es sollte beachtet werden, daß in den vorstehenden Beispielen spezifische Komponenten identifiziert wurden. Viele andere Komponenten könnten in dem vorstehenden Text und den vorstehenden Beispielen ersetzt werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Optische Faserstränge, optische Faserarrays, optische Faserkabel, optische Filter, optische Verstärker, optische Wellenleitergeräte oder eine beliebige andere optische Komponente, die in einem optischen System existieren kann, das verwendet werden kann, um optische Energie zu übertragen, zu tragen, zu manipulieren oder zu empfangen, können beispielweise und einschränkungslos verwendet werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferner sollte ein beliebiges Verfahren, das eine optische Leistungsmessung und/oder Charakterisierung für eine optische Ausrichtung verwendet, als innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung betrachtet werden.
Wie im Hintergrundabschnitt dieses Dokuments bereits erwähnt, stützen sich Lösungen des Stands der Technik zum Ausrichten einer optischen Faser und optischer Faserarrays allgemein auf eine Erfassung einer physischen Kante einer ersten Faser mit einer Kamera, einer Kraftrückkopplung oder einer Linearcodierung. Diese Erfindung ermöglicht eine prognostizierbare Messung eines optischen Elements bezüglich einer Entfernung und Ausrichtung des optischen Elements ohne ein Abhängigsein von der Kenntnis über die physische Kante der Faser oder des Geräts. Die vorliegende Erfindung kann gemäß bestimmter Ausführungsbeispiele, ohne sich auf die Kantenerfassung zu stützen, entweder visuell oder bei Kontakt praktiziert werden. Dieses Verfahren verwendet die Messungen von Strahlformcharakteristika, wodurch ermöglicht wird, daß ein beliebiger Formfaktor des Geräts oder der Faser bei der Erfindung verwendet werden kann.
Bestimmte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung weisen die potentiellen Vorteile bezüglich einer Nicht-Kontakt-Axialentfernungsausrichtung der optischen Elemente; einer Nicht-Kontakt-Radialausrichtung der optischen Elemente auf; es werden keine Geräte neben dem optischen Faserübertragungssystem benötigt; sie bietet eine hohe optische Leistungswiederholbarkeit durch die Elemente; sie bietet eine hohe räumliche Auflösung der optischen Elementplazierung; und ist von einem physischen Formfaktor, Unzulänglichkeiten und Fertigungstoleranzen unabhängig. Nach Berücksichtigung dieser Lehre wird einem Fachmann klar, daß viele andere Verwendungszwecke für die Erfindung und Vorteile dieser Erfindung existieren.
Fachleute werden erkennen, daß die vorliegende Erfindung bezüglich exemplarischer Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist. Die vorliegende Erfindung kann unter einer Computersteuerung basierend auf der Verwendung eines programmierten Prozessors, z. B. 704 für 6, ausgeführt werden. Die Erfindung sollte jedoch nicht derart eingeschränkt sein, da die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Äquivalenten einer Hardwarekomponenten, wie z. B. Spezialhardware und/oder zweckgebundene Prozessoren, implementiert sein könnte, die der beschriebenen und beanspruchten Erfindung gleichkommen. Desgleichen können Allzweckcomputer, mikroprozessorbasierte Computer, Mikrocontroller, optische Computer, analoge Computer, zweckgebundene Prozessoren und/oder eine zweckgebundene festverdrahtete Logik verwendet werden, um alternative äquivalente Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu konstruieren. Ferner können Bewegungsaktionen manuell erfolgen.
Fachleute werden darauf hingewiesen, daß die Programmschritte und die zugeordneten Daten, die zum Implementieren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet wurden, unter Verwendung einer Plattenspeicherung sowie anderer Formen einer Speicherung, wie z. B. ROM-Geräten (ROM = read only memory = Nur-Lese-Speicher), RAM-Geräten (RAM = random access memory = Direktzugriffsspeicher), optischen Speicherelementen, Magnetspeicherelementen, magnetooptischen Speicherelementen, eines Flash-Speichers, eines Kernspeichers und/oder anderen äquivalenten Speicherungstechnologien implementiert werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Solche alternativen Speicherungsgeräte sollten als Äquivalente betrachtet werden.
Die vorliegende Erfindung, die in den Ausführungsbeispielen hierin beschrieben ist, kann unter Verwendung eines programmierten Prozessors implementiert sein, der eine Programmierung ausführt, die auf einem beliebigen geeigneten elektronischen Speicherungsmedium gespeichert sein kann oder über ein beliebiges geeignetes elektronisches Kommunikationsmedium übertragen werden kann. Fachleute werden jedoch darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebenen Prozesse in einer beliebigen Anzahl von Abweichungen und in vielen geeigneten Programmiersprachen implementiert sein können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Reihenfolge bestimmter Operationen, die ausgeführt werden, kann z. B. häufig variiert werden, zusätzliche Operationen können hinzugefügt werden oder Operationen können ausgelassen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Eine Fehlerbehebung kann hinzugefügt und/oder verbessert werden, und Variationen können an der Präsentation der Benutzerschnittstelle und der Informationen vorgenommen werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Solche Variationen gelten als äquivalent.

Claims

Verfahren zur Faseroptikausrichtung, bei dem eine Zielstrahlbreite (152) eines Lichtstrahls (102) entlang einem Weg des Lichtstrahls (102) auf einem ersten Ende des Faseroptikelements (104) definiert ist, und bei dem das Faseroptikelement (104) angeordnet ist, daß Licht auf das erste Ende des Faseroptikelements (104) einfällt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Messen einer Strahlbreite (152) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102); Berechnen eines Orts axial relativ zu dem Lichtstrahl (102), an dem der Lichtstrahl (102) eine Strahlbreite (152) aufweist, die gleich der Zielstrahlbreite (152) des Lichtstrahls (102) ist; und Bewegen des Faseroptikelements (104) an den Ort.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem das Berechnen des Orts axial relativ zum Lichtstrahl (102) mit dem Zielstrahlbreiteneinfall des Lichtstrahls (102) durch eine lineare Regression unter Verwendung von Daten erfolgt, die von der Messung der Strahlbreite (152) erzeugt werden.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem das Berechnen des Orts axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) mit dem Zielstrahlbreiteneinfall des Lichtstrahls (102) durch eine Interpolation unter Verwendung von Daten erfolgt, die von dem Messen der Strahlbreite (152) erzeugt werden.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem das Berechnen des Orts axial relativ zum Lichtstrahl (102) mit dem Zielstrahlbreiteneinfall des Lichtstrahls (102) durch eine Extrapolation unter Verwendung von Daten erfolgt, die von dem Messen der Strahlbreite (152) erzeugt werden.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Messen der Strahlbreite (152) in einer zweidimensionalen Transversalebene senkrecht zu dem Weg des Lichtstrahls (102) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) erfolgt.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 5, bei dem das Messen der Strahlbreite (152) an einem beliebigen der mehreren Orte folgende Schritte aufweist: Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) zu einem Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102); Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) entlang einem zu dem Weg des Lichtstrahls (102) transversalen senkrechten Weg; Bestimmen einer Position einer optischen Spitzenleistung (128) entlang dem transversalen Weg an den Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102); Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) an die Position der optischen Spitzenleistung (128); Aufzeichnen der Position der optischen Spitzenleistung (128); Messen einer optischen Spitzenleistung an der Position der optischen Spitzenleistung (128); Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) entlang dem transversalen Weg an eine vordere transversale Position mit einer verringerten optischen Leistung, die einen feststehenden Betrag unter der optischen Spitzenleistung liegt; Aufzeichnen der vorderen transversalen Position; Berechnen einer Entfernung zwischen der Position der optischen Spitzenleistung (128) und der vorderen transversalen Position; und Bestimmen der Strahlbreite (152) an den Ort durch Multiplizieren der Entfernung mit zwei.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 6, bei dem das Bestimmen der Strahlbreite (152) an den Ort ferner folgende Schritte aufweist: Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) transversal, relativ zu dem Weg des Lichtstrahls (102) von der vorderen transversalen Position durch die Position der optischen Spitzenleistung (128) zu einer hinteren transversalen Position mit einem Leistungspegel gleich der reduzierten optischen Leistung an der vorderen transversalen Position; Aufzeichnen der hinteren transversalen Position; Berechnen einer Entfernung zwischen der vorderen transversalen Position und der hinteren transversalen Position; und Bestimmen der Strahlbreite (152) an dem Ort als die Entfernung zwischen der vorderen transversalen Position und der hinteren transversalen Position.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 6, bei dem das Messen der Strahlbreite (152) an einer beliebigen der mehreren Orte ferner ein Messen eines Transversalstrahlprofils aufweist.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Messen der Strahlbreite (152) entlang einer eindimensionalen transversalen Linie senkrecht zu dem Weg des Lichtstrahls an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) erfolgt.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 9, bei dem ein Messen der Strahlbreite (152) an einer beliebigen der mehreren Orte folgende Schritte aufweist: Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) zu einem Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102); Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) entlang einem zu dem Weg des Lichtstrahls (102) transversalen Weg; Bestimmen einer Position der optischen Spitzenleistung (128) entlang dem transversalen Weg an dem Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102); Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) zu der Position der optischen Spitzenleistung (128); Aufzeichnen der Position der optischen Spitzenleistung (128); Messen einer optischen Spitzenleistung (128) an der Position der optischen Spitzenleistung (128); Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) entlang dem transversalen Weg zu einer vorderen Position mit einer reduzierten optischen Leistung, die einen feststehenden Betrag unter der optischen Spitzenleistung (128) liegt; Aufzeichnen der vorderen transversalen Position; Berechnen einer Entfernung zwischen der Position der optischen Spitzenleistung (128) und der vorderen transversalen Position; und Bestimmen der Strahlbreite (152) an den Ort durch Multiplizieren der Entfernung mit zwei.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 10, bei dem das Bestimmen der Strahlbreite (152) an dem Ort ferner folgende Schritte aufweist: Bewegen des ersten Endes des Faseroptikelements (104) transversal relativ zu dem Weg des Lichtstrahls (102) von der vorderen transversalen Position durch die Position der optischen Spitzenleistung (128) zu einer hinteren transversalen Position mit einem Leistungspegel gleich der reduzierten optischen Leistung (128) an der vorderen transversalen Position; Aufzeichnen der hinteren transversalen Position; Berechnen einer Entfernung zwischen der vorderen transversalen Position und der hinteren transversalen Position; und Bestimmen der Strahlbreite (152) an dem Ort als die Entfernung zwischen der vorderen transversalen Position und der hinteren transversalen Position.
Verfahren zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 10, bei dem das Messen der Strahlbreite (152) an einem beliebigen der mehreren Orte ferner ein Messen einer senkrechten Optische-Leistungs-Zweidimensionalkurve axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) aufweist.
Elektronisches Speicherungsmedium, das Anweisungen speichert, die, wenn sie unter Verwendung eines pro grammierten Prozessors ausgeführt werden, ein Verfahren zur Faseroptikausrichtung ausführen, bei dem eine Zielstrahlbreite (152) eines Lichtstrahls (102) entlang einem Weg des Lichtstrahls (102) auf einem ersten Ende des Faseroptikelements (104) definiert ist und bei dem das Faseroptikelement (104) angeordnet ist, daß Licht auf das erste Ende des Faseroptikelements (104) einfällt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Messen einer Strahlbreite (152) an mehreren Orten axial relativ zum Lichtstrahl (102); Berechnen eines Orts axial relativ zu dem Lichtstrahl (102), wobei der Lichtstrahl (102) eine Strahlbreite (152) aufweist, die gleich der Zielstrahlbreite (152) des Lichtstrahls (102) ist; und Bewegen des Faseroptikelements (104) zu dem Ort.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung, die folgende Merkmale aufweist: einen Steuerungsprozessor; eine Einrichtung zum Bewegen eines ersten Endes eines Faseroptikelements (104) innerhalb eines Lichtstrahls (102) ansprechend auf den Steuerungsprozessor; eine Einrichtung zum Messen an einem zweiten Ende des Faseroptikelements (104) einer optischen Leistung, die durch das Faseroptikelement (104) übertragen wird, und zum Bereitstellen eines optischen Leistungsmaßes an den Steuerungsprozessor; und wobei der Steuerungsprozessor Anweisungen ausführt, die: eine Strahlbreite (152) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) messen; einen Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) berechnen, an dem der Lichtstrahl (102) eine Strahlbreite (152) aufweist, die gleich der Zielstrahlbreite (152) des Lichtstrahls (102) ist; und das Faseroptikelement (104) zu dem Ort bewegen.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Steuerungsprozessor ferner Anweisungen ausführt, die den Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) mit der Zielstrahlbreite des Lichtstrahls durch eine lineare Regression unter Verwendung von Daten berechnen, die von dem Steuerungsprozessor erzeugt werden, der die Anweisungen ausführt, die die Strahlbreite (152) an den mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) messen.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Steuerungsprozessor Anweisungen ausführt, die den Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) mit der Zielstrahlbreite des Lichtstrahls durch eine Interpolation unter Verwendung von Daten berechnen, die von dem Steuerungsprozessor erzeugt werden, der die Anweisungen ausführt, die die Strahlbreite (152) an den mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) messen.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Steuerungsprozessor Anweisungen ausführt, die den Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) mit der Zielstrahlbreite (152) des Lichtstrahls durch eine Extrapolation unter Verwendung von Daten berechnen, die von dem Steuerungsprozessor erzeugt werden, der die Anweisungen ausführt, die die Strahl breite (152) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl messen.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der der Steuerungsprozessor Anweisungen ausführt, die die Strahlbreite (152) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) messen, indem: eine Position der optischen Spitzenleistung (128) entlang dem transversalen Weg an dem Ort axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) bestimmt wird; das erste Ende des Faseroptikelements (104) zu der Position der optischen Spitzenleistung (128) bewegt wird; die Position der optischen Spitzenleistung (128) aufgezeichnet wird; eine optische Spitzenleistung (128) an der Position der optischen Spitzenleistung (128) gemessen wird; das erste Endes des Faseroptikelements (104) entlang dem transversalen Weg zu einer vorderen transversalen Position mit einer reduzierten optischen Leistung bewegt wird, die einen feststehenden Betrag unter der optischen Spitzenleistung (128) liegt; die vordere transversale Position aufgezeichnet wird; eine Entfernung zwischen der Position der optischen Spitzenleistung (128) und der vorderen transversalen Position berechnet wird; und die Strahlbreite (152) an den Ort durch Multiplizieren der Entfernung mit zwei bestimmt wird.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung gemäß Anspruch 18, bei der der Steuerungsprozessor Anweisungen ausführt, die die Strahlbreite (152) an den mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102) messen, indem: das erste Ende des Faseroptikelements (104) transversal relativ zu dem Weg des Lichtstrahls (102) von der vorderen transversalen Position durch die Position der optischen Spitzenleistung (128) zu einer hinteren transversalen Position mit einem Leistungspegel gleich der reduzierten optischen Leistung an der vorderen transversalen Position bewegt wird; die hintere transversale Position aufgezeichnet wird; eine Entfernung zwischen der vorderen transversalen Position und der hinteren transversalen Position berechnet wird; und die Strahlbreite (152) an dem Ort als die Entfernung zwischen der vorderen transversalen Position und der hinteren transversalen Position bestimmt wird.
Vorrichtung zur Faseroptikausrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl (102) überträgt; eine Einrichtung zum Messen einer optischen Leistungsübertragung durch ein Faseroptikelement (104); eine Einrichtung zum Bewegen des Faseroptikelements (104) radial innerhalb des Lichtstrahls (102); eine Einrichtung zum Bewegen des Faseroptikelements (104) axial innerhalb des Lichtstrahls (102); eine Einrichtung zum Berechnen einer Position des Faseroptikelements (104) in einer Transversalebene relativ zu dem Lichtstrahl (102) mit einer optischen Spitzenleistungsübertragung durch das Faseroptikelement (104); eine Einrichtung zum Berechnen einer Position des Faseroptikelements (104) in der Transversalebene relativ zu dem Lichtstrahl (102) mit einer reduzierten optischen Leistungsintensität des Lichtstrahls (102); eine Einrichtung zum Berechnen einer Strahlbreite (152) des Lichtstrahls (102) an mehreren Orten axial relativ zu dem Lichtstrahl (102); eine Einrichtung zum Berechnen eines Orts des Faseroptikelements (104) axial relativ zu dem Lichtstrahl (102), wobei der Lichtstrahl eine Strahlbreite (152) aufweist, die gleich einer Zielstrahlbreite (152) des Lichtstrahls (102) ist; und eine Einrichtung zum Bewegen des Faseroptikelements (104) zu dem Ort.