DE1947719B1

DE1947719B1 - Optische Koppelanordnung zum UEbertragen eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles von einer optischen Ausgangsvorrichtung auf eine optische Weiterleitungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Hologramms fuer eine solche Koppelanordnung

Info

Publication number: DE1947719B1
Application number: DE19691947719
Authority: DE
Inventors: Maslowski Dr Stefan
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-09-20
Filing date: 1969-09-20
Publication date: 1971-02-04
Also published as: US3666345A; FR2062301A5; GB1313314A; BE756336A

Claims

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Kop- Die Aufzeichnung eines Hologramms kann in be-

pelanordnung zum Übertragen eines mit Nachrichten kannter Weise durch Bildung von Interferenzstruk-

modulierten Lichtstrahls von einer optischen Aus- türen erfolgen, wobei die Lichtabsorption der Schicht gangsvorrichtung auf eine, optische Weiterleitungs- verändert und damit eine Amplitudenmodulation des

vorrichtung, in der auf Grund der geometrischen 5 hindurchgehenden Lichtes verursacht wird. Daneben

Konfiguration nur eine geringe Anzahl von Moden sind auch Schichten bekannt, bei denen der Bre-

ausbreitungsfähig ist, insbesondere auf eine Lichtleit- chungsindex variiert und dadurch die Phasenlage der

faser und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtstrahlen moduliert werden kann.

Hologramms für eine solche Koppelanordnung. Justierungsprobleme treten auf, wenn ein solches

Der Wirkungsgrad optischer Nachrichtenübertra- i° Hologramm in üblicher Weise entwickelt und fixiert gungssysteme hängt in besonderem Maße davon ab, wird und später zwischen die optischen Vorrichtunob es gelingt, die in der Regel auftretenden Verluste gen wieder eingesetzt werden soll. Zweckmäßigerbei der Kopplung zweier optischer Vorrichtungen, weise wird daher ein Material verwandt, welches zur z. B. eines Lasers, auf eine Lichtleitfaser oder zweier Aufzeichnung und Weiterbehandlung auf demselben Lichtleitfasern untereinander " möglichst klein zu 15 Platz belassen werden kann. Eine Möglichkeit hierhalten. Es ist bekannt, solche Kopplungen etwa mit für bietet z. B. ein Fotomaterial, dessen lichtempfmd-Hilfe von Linsenanordnungen durchzuführen. Ne- liehe Schicht etwa durch Laserstrahlen verschieden ben der Schwierigkeit, damit einen Lichtstrahl auf den polymerisiert und durch UV-Licht fixiert werden kleinen Kerndurchmesser einer Lichtleitfaser, in der kann. Über ein solches fotopolymeres Material benur wenige Moden ausbreitungsfähig sind, mit der 20 richten D. H. Close, A. D. Jacob son, J. D. notwendigen Genauigkeit zu fokussieren, treten dazu Margerum, R. G. Brandt und F. J. McClung noch Fehlanpassungen auf, die durch die charakte- unter dem Titel »Hologram Recording on Photoristischen Feldverteilungen der Moden in der Faser polymer Materials«, in Appl. Phys. Lett., 14, (5, bedingt sind. 1969), S. 159 und 160.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, 25 Auch durch Einbeziehung von Koppelgliedern eine Anordnung anzugeben, mit deren Hilfe eine oder mehrerer Holoramme lassen sich die Koppel-Kopplung zweier optischer Vorrichtungen besonders probleme weitgehend,reduzieren. Zum Beispiel kann im Hinblick auf eine optimale Modenanpassung ein Koppelglied (Fig. 3) als durchsichtiger Körper durchgeführt werden kann. 10 ausgebildet sein, der sowohl mit einer der opti-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 30 sehen Vorrichtungen als auch mit dem Hologramm löst, daß zwischen den optischen Vorrichtungen fest verbunden ist. Eine besonders vorteilhafte mindestens ein Hologramm angeordnet ist, dessen Weiterführung der Erfindung ist die Ausführung mit Interferenzstruktur aus zwei überlagerten Wellen- zwei Hologrammen, wie sie in Fig. 4 angegeben zügen erzeugt ist, deren erster die Modentypen ent- ist. Beide Hologramme werden mittels einer vorhalt, die in der Weiterleitungsvorrichtung ausbrei- 35 richtungsspezifischen Welle und einer als ebener tungsfähig sind, und deren zweiter ein die Kohärenz- Welle ausgebildeten Referenzwelle erzeugt. Trifft ein bedingung erfüllender Referenzwellenzug ist. divergenter Lichtstrahl, aus der optischen Vorrich-

Die Erfindung soll im folgenden an Hand einiger tung kommend, auf ein solchermaßen aufgezeichne-

Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der F i g. 1 tes Hologramm, so verläßt er es als ebener Wellen-

bis 4 näher erläutert werden. 40 zug. Zwei solche Anordnungen 8, 10 und 9, 11 zu-

In F i g. 1 ist eine Anordnung zur Aufzeichnung sammengeschaltet zeichnen sich durch ein weitgehend

eines solchen Hologramms angegeben. Die Strahlung unkritisches Verhalten gegenüber Justierungsfehlern

eines Lasers 1 wird durch einen Strahlenteiler 2 in aus, da sie nur über ebene Wellen miteinander ge-

zwei kohärente Einzelstrahlen 4 und 5 aufgeteilt, wel- koppelt sind. Neben den beschriebenen Wellen sind

ehe über Umlenkspiegel und zwei optische Vorrich- 45 aber auch andere Wellen, z. B. divergente Bündel,

tungen 6 und 7 auf eine lichtempfindliche Schicht 8 als Referenzwellen denkbar.

geleitet werden. Dort entsteht durch Interferenz der in Für den Aufbau eines dicht verzweigten Ubertra-PfeilrichtungabgestrahltenWellenzüge einHologramm, gungsnetzes wird es gegebenenfalls notwendig werden, welches die charakteristischen Merkmale der in bei- solche Hologramme auch in großer Zahl zu vervielden optischen Vorrichtungen bzw. in deren Enden 50 fältigen. Zur Aufzeichnung werden auch hi,er fotoauftretenden Feldverteilungen enthält. Die beiden chemische Methoden im Vordergrund stehen, even-Wellenzüge können im Sinne der Holographie als Si- tuell wieder in Verbindung mit Koppelgliedern. Dagnal- und Referenzwelle aufgefaßt werden. Es ist da- neben soll aber auf die Möglichkeit hingewiesen werbei gleichgültig, ob die Belichtung des Hologramms den, Hologramme auch mittels eines Druck- oder von beiden Seiten her erfolgt oder beispielsweise mit 55 Auftragverfahrens bzw- eines Ätz- oder Abtragver-HiIfe eines Strahlenteilers nur von einer Seite. fahrens herzustellen.

Ein solches Hologramm wirkt bei der Übertragung
eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahles wie

eine spezifische Anpassungslinse (Fig. 2) oder eine Patentansprüche:

modifizierte Fresnelsche Zonenplatte, welche speziell 60

auf die jeweils anzukoppelnden optischen Vorrichtun- 1. Optische Koppelanordnung zum Übertragen

gen abgestimmt ist. Durch die Beugung der Licht- eines mit Nachrichten modulierten Lichtstrahls

wellen am Hologramm wird im Raum zwischen der von einer optischen Ausgangsvorrichtung auf eine

Weiterleitungsvorrichtung und dem Hologramm ein optische Weiterleitungsvorrichtung, in der auf

Wellenzug rekonstruiert, der dem bei der Aufnahme 65 Grund der geometrischen Konfiguration nur eine

benutzten Wellenzug entgegengesetzt gerichtet ist. geringe Anzahl von Moden ausbreitungsfähig ist,

Dadurch ist auch eine optimale Modenanpassung bei insbesondere auf eine Lichtleitfaser, dadurch

der Kopplung gewährleistet. gekennzeichnet, daß zwischen den opti-

sehen Vorrichtungen (6, 7) mindestens ein Hologramm (8) angeordnet ist, dessen Interferenzstruktur aus zwei überlagerten Wellenzügen (4, 5) erzeugt ist, deren erster die Modentypen enthält, die in der Weiterleitungsvorrichtung ausbreitungsfähig sind, und deren zweiter ein die Kohärenzbedingung erfüllender Referenzwellenzug ist.
2. Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der optischen Vorrichtungen (6 oder 7) ein optischer Sender, vorzugsweise ein Laser ist.
3. Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hologramm (8) bezüglich der optischen Vorrichtung (6 oder 7) fest angeordnet ist.
4. Koppelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Koppelglied (10) zur räumlichen Festlegung des Hologramms (8) vorgesehen ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwellenzug die Modentypen enthält, die in der Ausgangsvorrichtung (6) ausbreitungsfähig sind. · -
6. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwellenzug ein im wesentlichen ebener Wellenzug ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwellenzug ein divergentes Strahlenbündel ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Wellenzüge für die Aufzeichnung des Hologramms (8) ein Laser (1) vorgesehen ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzstruktur durch Belichtung von verschiedenen Seiten her aufgezeichnet ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzstruktur durch Belichtung von einer Seite her, vorzugsweise unter Verwendung eines Strahlenteilers, aufgezeichnet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzstruktur als amplitudenmodulierende Aufzeichnung ausgebildet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzstruktur als phasenmodulierende Aufzeichnung ausgebildet ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche. 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm (8) mittels fotochemischer Verfahren hergestellt ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm (8) bei seiner Aufzeichnung fest angeordnet ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm nach Einwirkung der Aufzeichnungsstrahlung durch kurzwellige Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung, fixiert ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm durch ein Vervielfältigungsverfahren hergestellt ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Vervielfältigung mittels eines fotochemischen Verfahrens.
18. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Vervielfältigung mittels eines Auftrageverfahrens, vorzugsweise eines Druckverfahrens.
19. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms für eine Koppelanordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Vervielfältigung mittels eines Abtrageverfahrens, vorzugsweise eines Ätzverfahrens.

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