DE19521674A1 - Biegekoppler und Verfahren zur Aus- und/oder Einkopplung von Licht aus und/oder in mindestens einen Lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Biegekoppler mit einem Biegeele­ ment zum Einbringen mindestens eines Lichtwellenleiters in eine gekrümmte Bahn sowie mit mindestens einem im Krümmungs­ bereich des Biegekopplers angeordneten Empfangselements zum Erfassen von Lichtstrahlen, die aus dem gekrümmten Lichtwel­ lenleiter ausgekoppelt werden.

Ein Biegekoppler dieser Art ist aus der US 5,040,866 bekannt, bei dem mit Hilfe eines Biegebalkens ein zu messender Licht­ wellenleiter in eine gekrümmte Bahn gebracht wird. Entlang des so gebildeten Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitts wer­ den Lichtanteile eines im Lichtwellenleiter in eine erste Übertragungsrichtung geführten Lichtsignals ausgekoppelt und mit Hilfe eines im Krümmungsbereich des Lichtwellenleiters angeordneten Detektors erfaßt. Bei diesem bekannten Biege­ koppler ist es in der Praxis erschwert, mit dessen planer lichtempfindlichen Aufnahmefläche weitgehend verlustarm mes­ sen zu können, d. h. möglichst alle ausgekoppelten Lichtstrah­ len mit dem Detektor erfassen zu können. Denn dies würde ei­ nen sehr großflächigen Detektor erfordern (wie er in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist), der zugleich möglichst nahe am Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitt direkt im Strah­ lengang der Lichtstrahlen anzuordnen wäre. Die Anordnung so­ wie Konstruktion eines solchen Detektors ist aber z. B. durch den gekrümmten Verlauf des Lichtwellenleiter-Auskoppelab­ schnittes sowie des nur geringen Platzangebotes im Biegekopp­ ler beeinträchtigt. Da der Preis des Detektors proportional zu seiner Detektorfläche steigt, wäre ein derartiger großflä­ chiger Detektor insbesondere sehr teuer.

Aus der US 5,078,489 ist weiterhin ein Dämpfungsmeßverfahren bekannt, bei dem beiderseits eines zu messenden optischen Me­ diums jeweils Licht ein sowie Licht ausgekoppelt wird. Dabei wird jeweils mit einem symmetrischen Empfangsbiegekoppler ge­ arbeitet (wie er in der Fig. 2 zur besseren Veranschauli­ chung schematisch dargestellt ist). Im Unterschied zu Fig. 1 weist dieser Biegekoppler einen weiteren, zweiten Detektor symmetrisch zum ersten Detektor im Krümmungsbereich des Lichtwellenleiters LW1 auf. Mit Hilfe dieses zweiten Detek­ tors können entlang dem Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitt ausgekoppelte Lichtstrahlen eines weiteren optischen Signals erfaßt werden, das in Gegenrichtung zum ersten Signal im Lichtwellenleiter geführt wird. Für das in der US 5,078,489 beschriebene Meßverfahren werden die beiden Detektoren zeit­ lich nacheinander aktiviert. Für die beiden Übertragungsrich­ tungen dieses bekannten Dämpfungsmeßsystems sind also insge­ samt zwei Detektoren erforderlich, was sehr aufwendig ist und zu zusätzlichen Kosten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biegekoppler bereitzustellen, der die Lichtkopplung zwischen mindestens einem zu messenden Lichtwellenleiter und mindestens einem zu­ geordneten Empfangselement in einfacher Weise unter einer Vielzahl praktischer Gegebenheiten wirkungsvoll ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Biegekoppler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Raum zwi­ schen dem gekrümmten Lichtwellenleiter und dem jeweils zuge­ ordneten Empfangselement mindestens ein verspiegelter, opti­ scher Körper zur Fokussierung der ausgekoppelten Lichtstrah­ len auf das Empfangselement vorgesehen ist.

Durch mindestens einen verspiegelten, optischen Körper im Licht-Auskoppelbereich zwischen mindestens einem gekrümmt geführten Lichtwellenleiter und mindestens einem diesem Lichtwellenleiter zugeordneten Empfangselement ist eine Fo­ kussierung der ausgekoppelten Lichtstrahlen auf das Empfangs­ element ermöglicht. Dadurch kann zum Beispiel die Detektor­ fläche des Empfangselements verringert werden. Weiterhin er­ laubt ein solcher verspiegelter Körper eine Strahllenkung der ausgekoppelten Lichtstrahlen unter einer Vielzahl praktischer Gegebenheiten derart auf das Empfangselement, daß eine mög­ lichst einwandfreie, d. h. insbesondere verlustarme, Lichter­ fassung bereitgestellt ist.

Insbesondere eignet sich ein derartiger Biegekoppler zum Ein­ bau als selbständige Baugruppe oder Meßeinheit in Spleißgerä­ ten oder Dämpfungsmeßgeräten.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Biegekoppler mit einem Biegeelement zum Einbringen mindestens eines Lichtwellenlei­ ters in eine gekrümmte Bahn sowie mit mindestens einem im Krümmungsbereich des Biegekopplers angeordneten Sendeelements zum Einkoppeln von Lichtstrahlen in den gekrümmten Lichtwel­ lenleiter, wobei dieser Biegekoppler so ausgestaltet ist, daß im Raum zwischen dem gekrümmten Lichtwellenleiter und dem je­ weils zugeordneten Sendeelement mindestens ein verspiegelter, optischer Körper vorgesehen ist, der der Auffächerung und Verteilung der vom Sendeelement abgegebenen Lichtstrahlen auf den Krümmungsabschnitt des Lichtwellenleiters dient.

Dadurch ist es zusätzlich oder unabhängig von der Erfassung bzw. Aufnahme ausgekoppelter Lichtstrahlen mit einem oder mehreren Empfangselementen ermöglicht, mit Hilfe mindestens eines verspiegelten Körpers in umgekehrter Weise eine Ein­ kopplung von Lichtstrahlen aus mindestens einem Sendeelement in den gekrümmten Teilabschnitt mindestens eines Lichtwellen­ leiters vorzunehmen. Der verspiegelte Körper ermöglicht eine variable Lichtstrahlführung unter einer Vielzahl praktischer Gegebenheiten einwandfrei, d. h. er sorgt für eine möglichst wirksame bzw. weitgehend verlustarme Lichteinkopplung.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Auskopp­ lung von Lichtstrahlen aus mindestens einem Lichtwellenlei­ ter, der mit Hilfe eines Biegekopplers in eine gekrümmte Bahn gebracht wird, wobei die ausgekoppelten Lichtstrahlen von mindestens einem im Krümmungsbereich des Biegekoppler ordneten Empfangselement erfaßt werden, und zwar in der Weise, daß die ausgekoppelten Lichtstrahlen im Raum zwischen dem gekrümmt geführten Lichtwellenleiter und dem jeweiligen Empfangselement im Inneren eines verspiegelten, optischen Körpers geführt werden, und daß diese Lichtstrahlen im Inne­ ren des optischen Körpers an dessen verspiegelter Berandungs­ fläche derart reflektiert werden, daß die Lichtstrahlen auf das Empfangselement fokussiert werden.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf ein Verfahren zur Einkopplung von Licht in mindestens einen Lichtwellenlei­ ter, der mit Hilfe eines Biegekopplers in eine gekrümmte Bahn gebracht wird, wobei die einzukoppelnden Lichtstrahlen von mindestens einem im Krümmungsbereich des Biegekopplers ange­ ordneten Sendeelement abgegeben werden, so daß die vom jewei­ ligen Sendeelement abgegebenen Lichtstrahlen im Raum zwischen dem gekrümmt geführten Lichtwellenleiter und diesem Sendeele­ ment im Inneren eines verspiegelten, optischen Körpers ge­ führt werden, und diese Lichtstrahlen im Inneren des opti­ schen Körpers an dessen verspiegelter Berandungsfläche derart reflektiert werden, daß sie auf den Krümmungsabschnitt Lichtwellenleiters aufgefächert und verteilt sowie dort ein­ gekoppelt werden.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1, 2 in schematischer Querschnittsdarstellung das Grundprinzip herkömmlich ausgebildeter Biege­ koppler,

Fig. 3 schematisch in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Biegekopplers mit einem kugelförmigen verspiegelten, optischen Körper,

Fig. 4 schematisch in perspektivischer Darstellung die Abstrahlcharakteristik eines ausgekoppel­ ten Lichtstrahls eines Lichtwellenleiters, der im Biegekopplers von Fig. 3 gekrümmt geführt ist,

Fig. 5 schematisch in einer zur Zeichenebene von Fig. 11 senkrechten sowie zur Lageebene eines zu messenden Lichtwellenleiters von Fig. 11 senkrechten Schnittbildebene die Strahlengeo­ metrie eines ausgekoppelten Lichtstrahls bei seiner Reflexion an einem verspiegelten, zy­ lindrischen Körper,

Fig. 6 schematisch in einer zur Zeichenebene von Fig. 3 senkrechten sowie zur Lageebene des zu messenden Lichtwellenleiters von Fig. 3 senk­ rechten Schnittbildebene die Strahlengeometrie eines ausgekoppelten Lichtstrahls bei seiner Reflexion an dem verspiegelten kugelförmigen Körper des Biegekopplers nach Fig. 3,

Fig. 7 schematisch eine Schnittbilddarstellung des Biegekopplers nach Fig. 3 bei einem Schnitt entlang der Lageebene des jeweiligen Lichtwel­ lenleiters, wobei die Lageebene von den beiden Krümmungsabschnitts-Hälften des Lichtwellen­ leiters aufgespannt wird,

Fig. 8 in schematischer Darstellung ein Überlage­ rungsdiagramm der von dem Empfangselement des Biegekopplers nach Fig. 3 aufgenommenen Lichtleistungen für einen einzelnen Lichtwel­ lenleiter,

Fig. 9 in schematischer Darstellung die Richtcharak­ teristik einer Photodiode für den Biegekoppler nach Fig. 3,

Fig. 10 in schematischer Darstellung ein Überlage­ rungsdiagramm der Lichtleistungen der aus den Lichtwellenleitern eines Bändchens ausgekop­ pelten Lichtstrahlen, die mit dem Empfangsele­ ment des Biegekopplers nach Fig. 3 aufgenom­ men werden,

Fig. 11 schematisch in räumlicher Darstellung eine er­ ste Abwandlung des Biegekopplers nach Fig. 3 mit einem zylindrischen, verspiegelten Körper,

Fig. 12 schematisch das Lichtintensitäts-Überlage­ rungsdiagramm des Biegekopplers nach Fig. 11 für ein zu messendes Lichtwellenleiter-Bänd­ chen,

Fig. 13 schematisch in einer zu den Fig. 5, 6 gleichartigen Schnittbilddarstellung die Strah­ lengeometrie ausgekoppelter Lichtstrahlen ei­ nes Lichtwellenleiter-Bändchens bei ihrer Re­ flexion am verspiegelten Zylinderkörper des Biegekopplers nach Fig. 11,

Fig. 14, 15 schematisch in einer zu der Fig. 7 gleichar­ tigen Schnittbilddarstellung weitere Modifika­ tionen im Strahlenverlauf des Biegekopplers nach Fig. 3,

Fig. 16 schematisch in perspektivischer Darstellung einen zu Fig. 3 modifizierten Biegekoppler mit einer verspiegelten Linse,

Fig. 17 schematisch in einer zu der Fig. 7 gleichar­ tigen Schnittbilddarstellung den Strahlenver­ lauf ausgekoppelter Lichtstrahlen bei dem Bie­ gekoppler nach Fig. 16,

Fig. 18 schematisch in perspektivischer Darstellung einen zu Fig. 16 abgewandelten, symmetrischen Biegekoppler mit einer zylindrischen Linse, und

Fig. 19, 20 jeweils schematisch in einer zu der Fig. 7 gleichartigen Schnittbilddarstellung den Strahlenverlauf ausgekoppelter Lichtstrahlen bei einem weiteren erfindungsgemäßen Biege­ koppler mit einem asphärischen Spiegelsystem.

In den Fig. 1 mit 20 sind dabei Elemente gleicher Funktion und Wirkungsweise jeweils mit den gleichen Bezugszeichen ver­ sehen.

In der Fig. 1 ist das Grund-Meßprinzips eines Biegekopp­ lers, wie er z. B. in der US 5,040,866 angegeben ist, nochmals veranschaulicht. In der Fig. 1 ist ein Lichtwellenleiter LW1 mit Hilfe eines vorzugsweise kreiszylinderförmigen Biegebal­ kens bzw. Biegedorns BK1 in eine gekrümmte Bahn gebracht. Lichtanteile eines im Lichtwellenleiter LW1 in eine erste Si­ gnal-Übertragungsrichtung geführten optischen Signals SI1 werden entlang einem Krümmungsabschnitt AB des Lichtwellen­ leiters LW1 ausgekoppelt. Dieser Auskoppelabschnitt AB liegt vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Gesamtlänge des Licht­ wellenleiter-Krümmungsabschnitts. In der Fig. 1 ist der kreisbogen-abschnittsförmige Auskoppelabschnitt AB im Winkel­ bereich zwischen den beiden radialen Markierungslinien A1 so­ wie A2 angeordnet. Er liegt achsensymmetrisch bezüglich der strichpunktiert eingezeichneten Mittenlinie RA des Winkelbe­ reiches zwischen den beiden Markierungslinien A1 sowie A2. Entlang dem Auskoppelabschnitt AB treten Lichtstrahlen LS1 mit LSn nacheinander jeweils in tangentialer Richtung aus. Dabei nimmt ihre Lichtleistung sukzessive ab, da beginnend mit dem ersten ausgekoppelten Lichtstrahl LS1 nach jedem wei­ teren ausgekoppelten Lichtstrahl die Lichtleistung des im Lichtwellenleiter LW1 geführten optischen Signals SI1 fort­ laufend vermindert wird. In der Fig. 1 ist diese örtliche Verteilung P der Lichtleistung der ausgekoppelten Lichtstrah­ len LS1 mit LSn zusätzlich mit eingezeichnet. Einerseits kann bei einem kleinen Biegeradius mehr Lichtleistung aus dem Lichtwellenleiter LW1 ausgekoppelt werden. Andererseits be­ steht bei zu geringem Biegeradius die Gefahr, daß der Licht­ wellenleiter abgeknickt oder gar zerstört wird. Aus diesem Grund wird zweckmäßigerweise ein Kompromiß zwischen der Wahl des Biegeradius und dem Grad der jeweils ausgekoppelten Lichtleistung angestrebt. Insbesondere ist erfahrungsgemäß eine kurzzeitige Biegung handelsüblicher Lichtwellenleiter bis zu einem Radius von etwa 3 mm relativ unbedenklich und führt zu keiner Beschädigung des Lichtwellenleiters.

Bei diesem bekannten Biegekoppler BK1 von Fig. 1 ist es in der Praxis erschwert, die ausgekoppelten Lichtstrahlen LS1 mit LSn mit Hilfe eines Detektors LE1 im Auskoppelbereich des Lichtwellenleiters LW1 weitgehend verlustarm messen zu kön­ nen, d. h. möglichst alle ausgekoppelten Lichtstrahlen LS1 mit LSn mit dem Detektor LE1 erfassen zu können. Denn dies würde einen sehr großflächigen Detektor erfordern, der zugleich möglichst nahe am Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitt direkt im Strahlengang der Lichtstrahlen LS1 mit LSn anzuordnen wä­ re. Die Anordnung sowie Konstruktion eines solchen Detektors ist aber z. B. durch den gekrümmten Verlauf des Lichtwellen­ leiter-Auskoppelabschnittes AB sowie des nur geringen Platz­ angebotes im Biegekoppler BK1 beeinträchtigt. Da der Preis des Detektors proportional zu seiner Detektorfläche steigt, wäre ein derartiger großflächiger Detektor insbesondere sehr teuer. Diese Problematik gilt insbesondere beim Messen der aus einem Lichtwellenleiter-Bändchen ausgekoppelten Licht­ strahlen, da dort mehrere Einzel-Lichtwellenleiter parallel nebeneinander liegen und eine noch größere Empfangsfläche des Detektors erfordern würden. Bei einem 12fach Bändchen mit 12 Lichtwellenleitern wäre dies z. B. insbesondere ein Detek­ tor mit einem Durchmesser von etwa 3 mm.

Demgegenüber bestände hingegen bei Verwendung eines lediglich kleinflächigen Detektors (wie in der US 5,040,866) die Ge­ fahr, daß die Lichtleistungs-Verluste zwischen Auskoppel­ stelle und Detektor unzulässig groß werden, so daß die aufge­ nommene Gesamtlichtleistung der aufsummierten Einzel-Licht­ leistungen der Einzel-Lichtstrahlen LS1 mit LSn gegebenen­ falls zu niedrig für eine Weiterverarbeitung und Auswertung werden würden.

Fig. 2 zeigt schematisch im Querschnitt einen sogenannten symmetrischen Biegekoppler BK1*, wie er in der US 5, 078,489 angegeben ist, und mit dem Lichtsignale von zwei Übertra­ gungsseiten her gemessen werden können. Im Unterschied zu Fig. 1 weist der Biegekoppler BK1* einen weiteren, zusätzli­ chen Detektor LE1* symmetrisch zum ersten Detektor LE1 im Krümmungsbereich des Lichtwellenleiters LW1 auf. Dieser De­ tektor LE1* ist analog zum Detektor LE1 ausgebildet und in der dem Detektor LE1 gegenüberliegenden, hier linken Hälfte des Krümmungsbereichs des Lichtwellenleiters LW1 angeordnet. Er ist spiegelbildlich bezüglich der strichpunktiert einge­ zeichneten Mittenlinie RA des Lichtwellenleiter-Krümmungsab­ schnitts AB zu dem Detektor LE1 positioniert. Mit Hilfe des Detektors LE1* können entlang dem Krümmungsabschnitt AB aus­ gekoppelte Lichtstrahlen LS1* mit LSn* eines weiteren opti­ schen Nachrichtensignals SI1* erfaßt werden, das in Gegen­ richtung zum optischen Signal SI1 im Lichtwellenleiter LW1 geführt wird. Für das in der US 5,078,489 beschriebene Meß­ verfahren werden die beiden Detektoren zeitlich nacheinander aktiviert. Für die beiden Übertragungsrichtungen dieses be­ kannten Dämpfungsmeßsystems sind also insgesamt zwei Detekto­ ren erforderlich, was sehr aufwendig und kostspielig ist.

Fig. 3 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Biegekopp­ lers BK2. Der Biegekoppler BK2 weist einen kugelförmigen op­ tischen Spiegelkörper KU auf. Vorzugsweise ist dieser dreidi­ mensionale Kugelkörper KU im Raum zwischen dem gekrümmt ge­ führten Lichtwellenleiter LW1 und dem Detektor bzw. Empfangs­ element LE1 angeordnet. Er ist vorzugsweise vollmassiv ausge­ bildet. Für ihn ist insbesondere ein Material derart gewählt, daß sich die Lichtstrahlen aus dem gekrümmt geführten Licht­ wellenleiter möglichst verlustarm auskoppeln lassen. Denn oh­ ne ein solches Medium würde folgendes Problem bestehen: Beim Auftreffen eines Lichtstrahls auf die Grenzfläche zwischen einem optisch dichteren und einem optisch dünneren Medium - wie zum Beispiel beim Übergang vom Lichtwellenleiter-Coating in Luft - wird der jeweilige Lichtstrahl vom Lot dieser Grenzfläche weggebrochen. Dies führt dazu, daß ab einem soge­ nannten kritischen Einfallswinkel Total-Reflexion auftritt, das heißt diese Lichtstrahlen könnten beim Übergang vom Lichtwellenleiter-Coating in Luft nicht aus der Lichtleitfa­ ser ausgekoppelt werden. Aus diesem Grund ist der kugelför­ mige Körper zweckmäßigerweise aus einem optisch transparenten Material gebildet, das vorzugsweise eine ähnliche Brechzahl wie der Glasfasermantel (= Coating) des Lichtwellenleiters LW1 aufweist. Als Materialien für den optischen Körper kommen insbesondere Plexiglas, transparente optische Gießharze sowie Glas selbst in Frage.

Die Außenoberfläche des optischen Spiegelkörpers, wie z. B. des kugelförmigen Körpers KU in der Fig. 3, ist mit einer Verspiegelung wie z. B. VSF derart überzogen, daß nach innen, in das Innere des Körpers hinein ein Spiegeleffekt bewirkt ist, d. h. Lichtstrahlen im Inneren des kugelförmigen Körpers KU werden an dessen nach innen verspiegelter Außenberandungs­ fläche nach innen hin reflektiert. Eine solche Verspiegelung kann beispielsweise durch Aufdampfen einer Aluminium- oder Gold- Schicht auf die Außenoberfläche des optischen Körpers bewirkt werden. Auf diese Weise kann der verspiegelte opti­ sche Körper sehr einfach sowie preisgünstig gefertigt werden. Besonders zweckmäßig kann es sein, die jeweils gewünschte Kopplerform mit Hilfe eines Spritzgußteils zu bilden, das ei­ nen vorgebbaren Hohlraum oder eine Kammer mit jeweils ver­ spiegelter Innenfläche aufweist. Dieser verspiegelte Hohlraum wird aus den obenstehend genannten Gründen zweckmäßigerweise mit einem transparentem Gießharz ausgegossen. Mit Hilfe die­ ser Herstellungsvariante kann in vorteilhafter Weise eine weitere Kostenreduzierung erreicht werden. Darüber hinaus können auf diese Art und Weise beliebige Formen verspiegelter Körper (Spiegelkörper) realisiert werden, insbesondere solche wie sie in den Fig. 11, 16, 18 sowie 19 und 20 dargestellt sind.

In die verspiegelte Kugel KU von Fig. 3 ist eine Ausbuchtung bzw. Aufnahmemulde UEF zur Aufnahme des Lichtwellenleiters LW1 sowie eines Biegeelementes, insbesondere des kreiszylin­ drischen Biegebalkens bzw. Biegedorns BD1, eingelassen bzw. vorzugsweise eingeschliffen. Aus der verspiegelten Kugel KU ist also ein Teilkörper derart herausgeschnitten, daß eine Aufnahmesenke bzw. Aufnahmemulde mit einer gekrümmt verlau­ fenden, insbesondere kreisbogenabschnittsartigen Innenkontur gebildet ist. Die Aufnahmemulde UEF weist also eine gekrümmt verlaufende, bogenförmige Innenfläche auf, die unverspiegelt ist. Dort hinein wird der Lichtwellenleiter LW1 mit Hilfe des beweglichen Biegebalkens BD1 gedrückt und dadurch in eine ge­ krümmt verlaufende Bahn gebracht. Insbesondere verläuft der Lichtwellenleiter LW1 in Form eines Kreisbogenabschnitts zwi­ schen dem Biegebalken BD1 und der Aufnahmemulde UEF. Der ver­ spiegelte kugelförmige Körper KU ist also gleichzeitig als Aufnahmeteil für den zu messenden Lichtwellenleiter LW1 aus­ gebildet und wirkt mit dem Biegebalken BD1 zusammen. Der ein­ gelegte Lichtwellenleiter LW1 legt mit seinen beiden Krüm­ mungsabschnitten eine Lageebene fest. Die Lageebene für den Lichtwellenleiter ist dabei insbesondere derart gewählt, daß mit ihr eine gedachte, meridionale Schnittebene durch den ku­ gelförmigen Körper KU gelegt werden kann, d. h. die Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 deckt sich vorzugsweise mit der Medianebene der Kugel KU. Diese mediane Positionierung des Lichtwellenleiters LW1 gilt vorzugsweise auch für die in den Fig. 11, 16 mit 20 dargestellten Spiegelkörper. Etwaige vorhandene weitere Lichtwellenleiter liegen dabei in dazu pa­ rallelen Lageebenen, mit denen gedachte, sagittale Längs­ schnitte durch den jeweiligen Spiegelkörper gelegt werden können.

In der Fig. 3 ist der Detektor bzw. das Empfangselement LE1 vorzugsweise in derjenigen Kugelhälfte positioniert, die der jeweiligen Signaleingangsseite des Biegekopplers BK2 zugeord­ net ist. Der Detektor weist dabei insbesondere eine plane lichtempfindliche Fläche auf. Bevorzugt ist als Detektor eine Photodiode vorgesehen. In der Fig. 3 läuft zum Beispiel das optische Signal SI1* im Lichtwellenleiter LW1 von der rechten Bildhälfte kommend auf den Biegekoppler BK2 zu. Das Empfangs­ element LE1 von Fig. 3 ist dann vorzugsweise der rechten Teilhälfte, d. h. der eingangsseitigen Teilhälfte des Biege­ kopplers BK2 und damit der Seite des Biegekoppler zugeordnet, auf die das optische Signal SI1* im Lichtwellenleiter LW1 zu­ läuft. Insbesondere ist aus der verspiegelten Kugel KU ein Teilkörper derart herausgeschnitten, daß das Empfangselement LE1 im Inneren der gedachten Vollkugel KU untergebracht wer­ den kann. In der Fig. 3 ist beispielsweise eine Viertel-Ku­ gel in derjenigen Kugelhälfte herausgeschnitten, die der Ein­ gangsseite des in den Biegekoppler BK2 einlaufenden Signals SI1* zugeordnet ist. In der Fig. 3 befindet sich also nähe­ rungsweise im vierten Quadranten der Kugel KU eine Ausnehmung UAF (bei Betrachtung im Gegenuhrzeigersinn). Die Schnittflä­ che dieser Aussparung bzw. Ausnehmung UAF ist dabei unver­ spiegelt, so daß dort Lichtstrahlen austreten können. Weiter­ hin kann es auch zweckmäßig sein, in die Vollkugel KU hinein eine Bohrung vorzusehen, in der das Empfangselement LE1 ange­ ordnet sein kann. Auf diese Weise ist es ermöglicht, daß Emp­ fangselement LE1 vorzugsweise innerhalb der gedachten Kugel­ berandung, d. h. im Inneren der verspiegelten Kugel KU unter­ zubringen. Dadurch ist insgesamt eine besonders platzspa­ rende, kompakte Anordnung gebildet. Der Biegekoppler BK2 eig­ net sich deshalb in vorteilhafter Weise zum Einbau als selb­ ständige Meß- bzw. Baueinheit in einem Spleißmeßgerät oder Dämpfungsmeßgerät.

Der kugelförmige Körper KU sowie das Empfangselement LE1 kön­ nen zweckmäßigerweise in eine Halterung HT eingelassen bzw. integriert sein. Vorzugsweise ist die Halterung HT an ihrer Oberseite so ausgebildet, daß sie die Aufnahmemulde UEF ver­ längert bzw. ergänzt, so daß der Lichtwellenleiter LW1 knick­ frei in seine gekrümmte Bahn gebracht werden kann.

Von dem im Lichtwellenleiter LW1 geführten, von rechts kom­ menden optischen Signal SI1* werden - wie in den Fig. 1 sowie 2 erläutert - Lichtanteile im wesentlichen mit tangen­ tialen Strahlungsrichtungen entlang des Lichtwellenleiter- Krümmungsabschnitts ausgekoppelt. Der Bereich, in den die Lichtstrahlen hinein mit Vorzugsrichtung abgestrahlt werden, liegt in der Fig. 3 in der linken Kugelhälfte, d. h. im we­ sentlichen im Krümmungsbereich unterhalb der linken Hälfte des Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitts.

Fig. 4 zeigt in räumlicher Darstellung exemplarisch die Strahlcharakteristik eines einzelnen Lichtstrahls bei seiner Auskopplung aus dem Lichtwellenleiter LW1 des Biegekopplers BK2 von Fig. 3. In der Fig. 4 ist dabei die verspiegelte Kugel KU weggelassen worden, das heißt deren Einfluß auf den Strahlengang der ausgekoppelten Lichtstrahlen bleibt zur ein­ facheren Betrachtungsweise zunächst unberücksichtigt. Aus ei­ nem Auskoppelort z. B. am Anfang des Lichtwellenleiter-Krüm­ mungsabschnitts wird ein kegelförmiges Strahlungsfeld SK tan­ gential zur dortigen Lichtfaser-Zentralachse ausgekoppelt. Der jeweils ausgekoppelte Lichtstrahl weist also in Abstrahl­ richtung betrachtet einen Aufweitungswinkel SB auf, mit dem sich der Lichtstrahl ausgehend von seinem Auskoppelort ver­ breitert. In der Praxis ist ein Aufweitungswinkel zwischen 5 und 20°, insbesondere um etwa 10° gemessen worden.

Fig. 6 zeigt den Strahlungsverlauf des Abstrahlkegels SK ei­ nes beliebigen Lichtstrahls gemäß Fig. 4 jetzt unter dem Einfluß des kugelförmigen, verspiegelten Körpers KU im Biege­ koppler von Fig. 3. Die Zeichenebene von Fig. 6 ergibt sich bei einem Schnitt senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 3 so­ wie entlang eines ausgekoppelten Lichtstrahls. Sie liegt so­ mit in einer zur Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 von Fig. 3 transversalen, insbesondere senkrechten Bildebene. Die Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 ist durch dessen Krüm­ mungsabschnitts-Hälften aufgespannt und festgelegt. Die Be­ trachtungsweise von Fig. 6 ist somit so, wie wenn man von oben durch die unverspiegelte Aufnahmemulde UEF auf den transparenten Körper KU des Biegekopplers BK2 von Fig. 3 schaut. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Fig. 6 je­ weils nur die äußeren Strahlen, das heißt die Berandung des Abstrahlkegels SK von Fig. 6 eingezeichnet. An einem Auskop­ pelort entlang des Krümmungsabschnitts des Lichtwellenleiters LW1 tritt ein Lichtstrahl mit dem kegelförmigen Strahlungs­ feld SK aus. Er tritt durch die unverspiegelte Innenfläche der Aufnahmemulde UEF in das transparente Innere der außen verspiegelten Kugel KU ein und breitet sich dort geradlinig so weit aus, bis er schließlich auf die innen verspiegelte Außenberandungsfläche AKU der Kugel KU trifft. Der Lichtwel­ lenleiter LW1 ist derart angeordnet, daß in der Schnittbilde­ bene von Fig. 6 betrachtet die Zentralachse des ausgekoppel­ ten Licht-Strahlungskegels SK in radiale Richtung auf die gekrümmte Berandungsfläche AKU des kugelförmigen Körpers AKU zuläuft. Die Berandungsfläche AKU erscheint dabei in der Schnittbildebene von Fig. 6 als Linie eines Kreisbogenab­ schnittes. In der Fig. 6 ist die Zentralachse bzw. Strahl­ mitte des Strahlungskegels SK gestrichelt eingezeichnet sowie mit VL bezeichnet. Bezüglich der Zentralachse VL ist der Strahlungskegel SK somit rotationssymmetrisch ausgebildet. Man erkennt, daß bei einer solchen geometrischen Anordnung des Strahlungskegels SK bezüglich des kugelförmigen Spiegels KU eine Konzentration bzw. Fokussierung des Strahlungskegels SK in Richtung auf das Empfangselement LE1 ermöglicht ist. Der Strahlungskegel SK weitet sich also zunächst bei seinem Laufweg im transparentem Kugel inneren vom Lichtwellenleiter LW1 bis zur verspiegelten Berandungsfläche AKU der Kugel KU auf. Dort wird er dann derart reflektiert, daß sich ein in Richtung auf das Empfangselement LE1 verschmälernder, d. h. verjüngender Strahlungskegel KSK ergibt. Der reflektierte Strahlungskegel KSK ist dabei zur besseren Veranschaulichung der strahlengeometrischen Eigenschaften des kugelförmigen Körpers KU zusätzlich in die Schnittbildebene des Strahlungs­ kegels SK von Fig. 6 mit eingezeichnet. Räumlich betrachtet verläuft der reflektierte Strahlungskegel KSK vorzugsweise in einer zur Zeichenebene von Fig. 6 verschiedenen Schnittbil­ debene, die senkrecht zur Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 von Fig. 3 sowie senkrecht zur Zeichenebene von Figur ist und die Lageebene des Detektors LE1 mit umfaßt. Aufgrund der gekrümmt verlaufenden, nach innen zum Kugelzentrum hin verspiegelten Außenberandungsfläche AKU ist es somit möglich, eine gezielte Fokussierung jedes einzelnen Lichtstrahls auf das Empfangselement LE1 vorzunehmen. Durch diese Fokussierung bzw. Konzentrierung jedes einzelnen ausgekoppelten Licht­ strahls auf einen gemeinsamen, lokal begrenzten Schnittbe­ reich, in dem sich möglichst alle ausgekoppelten Lichtstrah­ len überschneiden, kann in besonders vorteilhafter Weise die Detektorfläche des Empfangselements verringert werden. Da der Strahlungskegel SK "symmetrisch" auf die Berandungsfläche AKU fällt, ergibt sich auch für den reflektierten Lichtstrahl ein symmetrisch ausgebildeter Strahlungskegel KSK. Da Fig. 6 den gesamten Strahlengang eines ausgekoppelten Lichtstrahls auf seinem Weg - ausgehend von dem Lichtwellenleiter LW1 zur ver­ spiegelten Berandungsfläche der Kugel KU und auf seinem Re­ flexionsweg zum Detektor LE1 gleichzeitig in einer einzigen Zeichenebene darstellt, verläuft hier in der Fig. 6 der re­ flektierte Strahlungskegel KSK innerhalb der äußeren Beran­ dungszone des hinlaufenden Strahlungskegels SK. Der reflek­ tierte Strahlungskegel KSK liegt dabei im wesentlichen achs­ symmetrisch bezüglich der gestrichelt eingezeichneten Zen­ tralachse VL des einfallenden Strahlungskegels KS.

Fig. 7 veranschaulicht die Strahlengeometrie bzw. den Strah­ lenverlauf für n aus dem Lichtwellenleiter LW1 ausgekoppelte Lichtstrahlen LS1 mit LSn im Spiegelsystem von Fig. 3 in ei­ ner Zeichenebene, die sich bei einem Schnitt entlang der La­ geebene des Lichtwellenleiters LW1 durch den Biegekoppler BK2 von Fig. 3 ergibt. Die Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 ist dabei durch den Verlauf seiner Zentralachse in seinen beiden Krümmungsabschnitts-Hälften festgelegt. Fig. 7 zeigt also eine Schnittbildebene bei einer Seitenansicht des Biege­ kopplers BK2 von Fig. 3. Dabei ist der Lichtwellenleiter LW1 vorzugsweise derart positioniert, daß der Schnitt mit seiner Lageebene durch das Zentrum der Kugel KU geht, d. h. es wird ein meridionaler Schnitt durch das Kugelzentrum gelegt (= Medianebene). Der zeichnerischen Einfachheit halber wurden die sukzessive entlang des Krümmungsabschnitts des Lichtwel­ lenleiters LW1 austretenden Lichtstrahlen jeweils nur in ei­ nem Winkelabstand von 5° sowie jeweils lediglich durch einen tangential verlaufenden Strahl repräsentiert. In Wirklichkeit treten selbstverständlich beliebig viele Strahlen aus dem Biegebereich des Lichtwellenleiters LW1 mit einer Strahlen­ geometrieform wie SK in der Fig. 4 aus. Die Lichtstrahlen LS1 mit LSn werden an der verspiegelten Berandung, das heißt im Schnittbild von Fig. 7 an dem innen verspiegelten Kreis­ bogenabschnitt AKU derart reflektiert, daß ihre reflektierten Strahlen RS1 mit RSn in einem gemeinsamen Fokussierbereich gebündelt, d. h. fokussiert werden. Dort ist das lichtempfind­ liche Element LE1 positioniert. Die verspiegelte Kugel KU von Fig. 3 wirkt also für die Lichtstrahlen LS1 mit LSn in der Art eines mit transparentem Material gefüllten Hohlspiegelsy­ stems, das deren reflektierte Strahlen RS1 mit RSn in einer gemeinsamen Brennzone zusammenführt. Denn aufgrund der Kugel­ symmetrie laufen die reflektierten Lichtstrahlen RS1 mit RSn in einem Fokussierbereich vorzugsweise im Inneren der ver­ spiegelten Berandungs-Kreisabschnittlinie AKU zusammen. Für die im wesentlichen maßstäbliche Abbildungsgeometrie von Fig. 7 wurde vorzugsweise mit einem Kugelradius von etwa 12,5 mm gerechnet.

Fig. 8 zeigt ein Überlagerungsdiagramm der einzelnen Licht­ leistungen der reflektierten Lichtstrahlen RS1 mit RSn von Fig. 7, die die lichtempfindliche Fläche des Detektors LE1 beleuchten, so daß ein sogenanntes Spotdiagramm gebildet ist. Dabei schaut man bei diesem Diagramm praktisch durch die Flä­ che des Detektors LE1 hindurch, daß heißt die Blattebene von Fig. 8 ist hier die Detektoroberfläche. Da jeder Lichtstrahl LS1 mit LSn von Fig. 7 stellvertretend für einen realen Strahlenkegel steht, erhält man für jeden, mit dem Detektor LE1 erfaßten sowie aufgezeichneten Lichtstrahl RS1 mit RSn einen Lichtfleck, das heißt einen Lichtspot. Durch Überlage­ rung dieser Lichtflecke ergibt sich das in Fig. 8 gebildete Gesamt-Lichtfleckdiagramm. Diejenigen Lichtstrahlen, die im wesentlichen mit senkrechter Einstrahlrichtung auf die Detek­ toroberfläche abgebildet werden, erscheinen im Spotdiagramm von Fig. 8 als dunkle, scharfe, näherungsweise kreisrunde Lichtflecke wie z. B. LF1 mit LF3. Diejenigen Lichtstrahlen hingegen, die schräg auf die Detektorfläche fallen, beleuch­ ten die Detektorfläche jeweils mit einem unscharfen, ver­ schwommenen Lichtfleck, der vorzugsweise ovalförmig auseinan­ dergezogen abgebildet wird. Der im Bild schraffierte Bereich ALSn kennzeichnet den Teil der Gesamtstrahlung, der vom letz­ ten Lichtstrahl LSn im Auskoppelbereich herrührt. Dieser Be­ reich liefert nur einen sehr geringen Beitrag zur Intensität der Gesamtstrahlung und kann daher vernachlässigt werden. Bei Vernachlässigung dieses Bereichs ALSn wird von den Licht­ strahlen LS1 mit LSn-1 lediglich der umrandete Bereich BR1 getroffen bzw. beleuchtet. Dies entspricht einer Detektorflä­ che von lediglich 0,4 mm Durchmesser. Dies bedeutet, daß ein Detektor mit ca. 0,5 mm Durchmesser bereits ausreicht, um ei­ ne einwandfreie, d. h. weitgehend verlustarme Aufnahme der Ge­ samtintensität der ausgekoppelten Lichtstrahlen sicherstellen zu können.

Fig. 9 zeigt die typische Richtcharakteristik einer Photodi­ ode als Detektor. Man erkennt, daß mit größer werdendem Ein­ fallswinkel ϕ auf die Detektoroberfläche (vom Lot weg gerech­ net) die relative Empfindlichkeit RE des Detektors stark ab­ nimmt. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 7 beträgt der maxima­ le Einstrahlwinkel (vom Lot weg berechnet) auf die Detektor­ fläche ca. 45°. Dies entspricht nach Fig. 9 einer minimalen relativen Empfindlichkeit von etwa 0,75. In der Praxis hat sich gezeigt, daß dies für die häufigsten Anwendungsfälle ausreichend ist. In der Fig. 7 ist der maximale Einstrahl­ winkel vom Lot mit 45° zusätzlich angegeben. Im Ausführungs­ beispiel von Fig. 7 ergibt sich dieser Einfallswinkel für den letzten Lichtstrahls LSn auf die Detektoroberfläche.

Selbstverständlich können die möglichen Radien der verspie­ gelten Kugeloptik sowie die Abstände von Biegeelement und Spiegel zum Detektor für den jeweiligen Anwendungsfall ange­ paßt und optimiert werden. Die Fig. 14 und 15 stellen ge­ genüber Fig. 3 modifizierte Biegekoppler BK21, BK22 dar, bei denen jeweils die Anordnung von Lichtwellenleiter, Spiegel, sowie Detektor verändert ist. Die Schnittbildebenen der Fig. 14, 15 werden dabei entsprechend zu Fig. 7 gebildet. Um einen maximalen Wirkungsgrad des Detektors erreichen zu kön­ nen, versucht man in der Praxis, die Strahlen möglichst senk­ recht auf den Detektor treffen zu lassen. Dies zeigt auch die Richtcharakteristik von Fig. 9, bei der bei einem Einfalls­ winkel von 0° vom Lot aus gerechnet eine relative Empfind­ lichkeit von 1 vorliegt, das heißt einer Senkrechten (Lot) auf der Detektoroberfläche ist eine maximale relative Emp­ findlichkeit von 1 zugeordnet.

Bei der Auskoppelanordnung des Biegekopplers BK21 von Fig. 14 sind der Lichtwellenleiter LW1 sowie das Empfangselement LE1 derart bezüglich der innen verspiegelten, kreisbogenför­ migen Berandungslinie AKU der Kugel KU angeordnet, das ledig­ lich ein maximaler Einfallswinkel von 30° (vom Lot weg ge­ rechnet) auf den Detektor zugelassen wird. Nach Fig. 9 ent­ spricht dies einer minimalen relativen Empfindlichkeit von etwa 0,9. Das bedeutet, daß mit dieser Anordnung im Vergleich zu dem in Fig. 7 dargestellten Strahlenverlauf ein verbes­ serter Wirkungsgrad der Photodiode des Detektors LE1 erzielt werden kann.

In der Fig. 15 ist ein weiteres Beispiel eines zu Fig. 7 abgewandelten Biegekopplers BK22 dargestellt. Hier ist der Detektor etwa im Zentrum des Biegekopplers BK22, das heißt im Zentrum dessen kreisbogenförmiger Berandungslinie AKU posi­ tioniert. Seine Detektorfläche ist im wesentlichen senkrecht zur Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 angeordnet und steht senkrecht zur gedachten Tangente an der Mitte des Lichtwel­ lenleiter-Krümmungsabschnitts. Der Detektor LE1 erstreckt sich in der Fig. 15 also in vertikaler Richtung. Er ist der­ art positioniert und ausgerichtet, daß seine Detektorfläche eine Symmetrieebene bezüglich der linken und rechten Hälfte des Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnittes bildet. Auf diese ergibt sich ein symmetrischer Biegekoppler wie in der Fig. 2, der Lichtstrahlen von beiden Übertragungsrichtungen her gleichzeitig sowie gleichartig erfassen kann. Zeckmäßigerwei­ se weist der Detektor LE1 dazu zwei, sich gegenüberliegende lichtempfindliche Empfangsflächen auf.

Auch bei den Anordnungen nach den Fig. 14 sowie 15 genügt somit ein einziger, kleinflächiger Detektor zur weitestgehen­ den Gesamterfassung der ausgekoppelten Lichtintensität. Es zeigt sich also, daß der Biegekoppler beim Spiegelsystem ent­ sprechend Fig. 3 bei einer Vielzahl praktischer Gegebenhei­ ten sehr flexibel bzw. variabel eingesetzt werden kann.

Mit dem Biegekoppler BK2 von Fig. 3 läßt sich in analoger Weise auch die Gesamtintensität ausgekoppelter Lichtstrahlen von mehreren Lichtwellenleitern - wie zum Beispiel den Licht­ wellenleitern eines Lichtwellenleiter-Bändchens - weitgehend verlustarm erfassen. Die Schnittbildebene von Fig. 7 zeigt dann den Strahlengang der ausgekoppelten Lichtstrahlen für lediglich einen, z. B. vorzugsweise im Bändchen zentral ange­ ordneten Lichtwellenleiter LW1. In dieser Schnittbildebene sei dem Lichtwellenleiter LW1 beispielhaft der größte Krüm­ mungsradius der Berandungsfläche AKU der Kugel KU zugeordnet, d. h. der Lichtwellenleiter LW1 liege etwa in derjenigen Schnittbildebene, die das Zentrum der Kugel mit umfaßt (= Medianebene). Die übrigen Lichtwellenleiter des Bändchens sind dann in parallelen, in der Fig. 7 nicht sichtbaren La­ geebenen vor und/oder hinter der Zeichenebene von Fig. 7 schichtweise sowie symmetrisch zu dieser angeordnet. Die vor und hinter der Lageebene von Fig. 7 parallel dazu positio­ nierten Lichtwellenleiter sind aufgrund der kugelförmigen Spiegelanordnung somit in ihren sagittalen Schnittebenen Berandungslinien mit umso kleiner werdenden Krümmungsradien, d. h. umso größer werdenden Krümmungen der Kugel, zugeordnet, je weiter sie von der zentralen Lageebene von Fig. 7 ent­ fernt sind. Je weiter ab also die jeweils dem Lichtwellenlei­ ter zugeordnete Berandungsfläche von der zentralen Lageebene von Fig. 7 mit dem Lichtwellenleiter LW1 liegt, desto größer wird der Fokussiereffekt für die jeweilige "außermittige" La­ geebene.

Gleichzeitig bedeutet dies aber, daß bei Anordnung einer ver­ spiegelten Kugel symmetrisch zur Blattebene von Fig. 7 mit dem Lichtwellenleiter LW1 die Lichtstrahlen der äußeren Lichtwellenleiter im Bändchen unsymmetrisch auf die Kugelflä­ che treffen. Dies ist beispielhaft in der Schnittbildebene von Fig. 6 veranschaulicht, die sich senkrecht zur Lageebene von Fig. 7 erstreckt. Dort ist zur Verdeutlichung der strah­ lengeometrischen Eigenschaften der verspiegelten Kugel KU zu­ sätzlich ein weiterer Lichtwellenleiter LW11* strichpunktiert mit eingezeichnet. Dieser Lichtwellenleiter LW11* liegt par­ allel zur Längserstreckung des Lichtwellenleiters LW1. Im Un­ terschied zu dem Lichtwellenleiter LW1 verläuft aber nun ein aus dem Lichtwellenleiter LW11* ausgekoppelter Strahlungske­ gel SK* mit seiner Zentralachse VL* nicht mehr radial auf die gekrümmte Berandungsfläche AKU zu, d. h. der Strahlungskegel SK* trifft nicht mehr symmetrisch bezüglich seiner Zentral­ achse VL* auf die Kugelberandungsfläche AKU. Dadurch wird sein an der Berandungsfläche reflektierter Strahlungskegel KSK* nicht mehr symmetrisch abgebildet, sondern leicht ver­ zerrt. Dennoch wird auch der Abstrahlkegel SK* aufgrund der Kugelkrümmung so an der innen verspiegelten Außenberandungs­ fläche der Kugel KU reflektiert, daß ein sich verjüngender, fokussierter Strahlungskegel KSK* gebildet wird. Die verspie­ gelte Außenfläche der Kugel KU bewirkt also auch eine Fokus­ sierung des aus dem Lichtwellenleiter LW1* ausgekoppelten Strahlungskegels SK*. Aufgrund der Krümmung der Kugelfläche AKU kann der reflektierte Strahlungskegel KSK* zumindest an­ näherungsweise in Richtung auf den reflektierten Strahlungs­ kegel KSK hin gelenkt und somit dennoch ein gebündeltes Ge­ samt-Strahlungsfeld erzeugt werden. Der reflektierte Strah­ lungskegel KSK* verläuft also nicht mehr symmetrisch inner­ halb des Strahlungskegels SK*, sondern ist gegenüber dessen Mittenlinie VL* in Richtung auf den Strahlungskegel KSK zu geneigt. Auf diese Weise ist es ermöglicht, auch die ausge­ koppelten Lichtstrahlen mehrerer nebeneinander liegender Lichtwellenleiter, wie zum Beispiel eines Lichtwellenleiter- Bändchens, auf einen lokal begrenzten Bereich zu fokussieren bzw. zu konzentrieren. Es ist also ermöglicht, auch die aus­ gekoppelten Lichtstrahlen mehrerer Lichtwellenleiter auf ein relativ kleinflächiges Empfangselement konzentriert abzubil­ den. Dieser Fokussierungseffekt durch die verspiegelte Kugel KU ist in der Fig. 6 lediglich für die beiden Lichtwellen­ leiter LW1 sowie LW11* veranschaulicht. Die beiden reflek­ tierten Strahlungskegel KSK sowie KSK* laufen aufeinander zu, so daß bereits ein kleinflächiger Detektor genügt, beide Strahlungskegel zu erfassen. Diese fokussierende Abbildungs­ geometrie gilt natürlich auch in analoger Weise für mehr als zwei nebeneinanderliegende Lichtwellenleiter.

Fig. 10 verdeutlicht die Abbildungsverhältnisse für die Lichtwellenleiter eines Zwölffach-Bändchens, das heißt ein Lichtwellenleiter-Bändchen mit zwölf Lichtwellenleitern, an­ hand eines mit dem Biegekoppler BK2 nach Fig. 3 gewonnenen Spotdiagrammes. Der in Fig. 10 schraffierte Bereich mit der Bezeichnung BLSn wird lediglich vom zuletzt ausgekoppelten, intensitätsschwachen Lichtstrahl LSn des jeweiligen Lichtwel­ lenleiters hervorgerufen. Alle übrigen Lichtstrahlen der zwölf Lichtwellenleiter treffen im umrandeten Bereich BR2 auf. Jeder einzelne Lichtwellenleiter trägt zu diesem Bereich BR2 mit einem separatem Strahlungsfeld bei, so daß entspre­ chend der Reihenfolge der im Bändchen nebeneinanderliegenden Lichtwellenleiter zwölf Strahlungsfelder nebeneinandergereiht auf dem Detektor abgebildet werden. Im Spotdiagramm von Fig. 10 werden z. B. sechs separat nebeneinanderliegende Akkumula­ tions-Lichtflecke AF11, AF12, AF13, AF14, AF15, AF16 in der linken Bildhälfte sowie sechs einzelne Akkumulations-Licht­ flecke AF21, AF22, AF23, AF24, AF25, AF26 in der rechten Hälfte (jeweils von innen nach außen gezählt) sichtbar, die den zwölf Lichtwellenleitern zugeordnet werden können. Da die ausgekoppelten Lichtstrahlen der äußeren Lichtwellenleiter des Bändchens - wie in Fig. 6 veranschaulicht - unsymme­ trisch auf die zugeordnete Kugelberandungsfläche abgebildet werden, kommt es zu einer Verzerrung deren zugehöriger Licht­ flecken. In der Fig. 10 verlaufen deshalb z. B. die Licht­ flecken AF16*, AF26*, die von den im Bändchen ganz außen lie­ genden Lichtwellenleitern herrühren, gekrümmt. Lichtstrahlen aus denjenigen Lichtwellenleitern, die im wesentlichen zen­ tral im Bändchen untergebracht und so positioniert sind, daß mit ihren durch ihre Krümmungsabschnittshälften aufgespannten Lageebenen jeweils annäherungsweise ein meridionaler Schnitt durch die Kugel gelegt werden kann (= mediannahe Schnittebe­ nen), werden (wie zu Fig. 6 erläutert) jeweils im wesentli­ chen symmetrisch auf die zugeordnete, innen verspiegelte Berandungslinie der Kugel abgebildet und symmetrisch reflek­ tiert. In der Fig. 10 erscheinen die Lichtflecken wie z. B. AF11, AF21 solcher Lichtwellenleiter relativ verzerrungsarm.

Die Berandung BR2 von Fig. 10 schließt eine ausgeleuchtete Fläche von etwa 3 mm Breite und etwa 0,3 mm Höhe ein. Es er­ gibt sich also vorzugsweise eine beleuchtete Fläche mit annä­ herungsweise schmaler rechteckförmiger Streifenform, insbe­ sondere Linienform, da ja mehrere Lichtwellenleiter parallel nebeneinander liegen. Die Ausdehnung der Gesamt-Intensitäts­ verteilung innerhalb der Berandungslinie BR2 ist somit in ei­ ne Richtung parallel zur gedachten, geradlinigen Verbindungs­ linie der Lichtwellenleiter-Faserkerne im Bändchen größer in eine Richtung senkrecht zur gemeinsamen axialen Lageebene der Lichtwellenleiter im Bändchen.

Fig. 11 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine Abwandlung des Biegekopplers nach Fig. 3. Der Biege­ koppler BK3 von Fig. 11 weist anstelle des verspiegelten Ku­ gelkörpers KU von Fig. 3 einen verspiegelten, zylindrischen Körper ZY auf. Dieser verspiegelte Zylinder ZY ist wie in der Fig. 3 im Raum zwischen mindestens einem zu messenden Licht­ wellenleiter und dem zugeordneten Empfangselement angeordnet. Der Zylinderkörper ZY weist analog zu Fig. 3 eine Ausbuch­ tung bzw. Ausnehmung AN mit einer gerundeten, insbesondere sphärischen Innenkontur auf. Diese Innenfläche ist nicht ver­ spiegelt, so daß ein dort mit Hilfe des Biegebalkens BD1 an­ gedrücktes Lichtwellenleiter-Bändchen BL Lichtstrahlen in das mit transparentem Material gefüllte Innere des Zylinderkör­ pers ZY auskoppeln kann. Für dieses transparente Material ist vorzugsweise eine dem Lichtwellenleiter-Coating und/oder der Bändchen-Beschichtungshülle weitgehend entsprechende Brech­ zahl gewählt. Das Bändchen BL weist hier in der Fig. 3 bei­ spielsweise drei Lichtwellenleiter LW1, LW11* sowie LW21* auf. Der Lichtwellenleiter LW1 erstreckt sich dabei im we­ sentlichen entlang der Zentralachse des Bändchens BL, während die beiden Lichtwellenleiter LW11*, LW21* im Bändchen außen liegen und sich weitgehend parallel zum mittleren Lichtwel­ lenleiter LW1 erstrecken. Die Lichtwellenleiter des Bändchens sind mit Hilfe einer gemeinsamen Außenhülle AH mechanisch un­ tereinander verbunden. Die Außenhülle AH ist insbesondere im Querschnitt betrachtet im wesentlichen flach rechteckförmig ausgebildet. Vorzugsweise sind die Lichtwellenleiter LW1, LW11*, LW12* in Kunststoffmaterial eingebettet, das auf ihnen aufsitzt und sie gemeinsam überzieht. Die Außenhülle AH ist in der Fig. 11 lediglich ausschnittsweise in der linken Bildhälfte dargestellt und der Übersichtlichkeit halber im übrigen Figurenteil weggelassen worden. Die Lichtwellenleiter LW1, LW11* sowie LW21* sind so in die Aufnahmemulde AN einge­ legt, daß sie mit ihrer Längserstreckung der kreiszylinder­ förmigen Berandungsfläche VZY zwischen den Endflächen VEF1 sowie VEF2 zugeordnet sind. Der Zylinderkörper ZY überbrückt den Raum zwischen den gekrümmt geführten Lichtwellenleitern LW1, LW11*, LW12* des Bändchens BL und dem Empfangselement LE1. Das Empfangselement ist dabei im Inneren des Zylinders ZY angeordnet. Dazu ist vorzugsweise wie in der Fig. 3 ein sektorförmiges Zylindersegment im vierten Quadranten aus dem Zylinderkörper ZY herausgeschnitten bzw. herausgeschliffen worden. Die Schnittflächen der so gebildete Ausnehmung DAN sind somit unverspiegelt, so daß dort Licht in Richtung auf den Detektor LE1 ausgekoppelt werden kann. Die übrige Außen­ oberfläche des Zylinderkörpers ZY ist nach innen verspiegelt, das heißt im einzelnen seine kreiszylindrische Berandungsflä­ che in Umfangsrichtung sowie seine beiden kreisförmige gegen­ überliegenden Endflächen VEF1 sowie VEF2, die Deckel und Bo­ den des Zylinderkörpers bilden.

Fig. 5 zeigt den Strahlenverlauf eines einzelnen Licht­ strahls in einem zylindrischen Spiegelkörper ohne Berücksich­ tigung der verspiegelten Endflächen VEF1, VEF2. Die Darstel­ lungsweise entspricht dabei der von Fig. 6. Der zum Beispiel aus dem Lichtwellenleiter LW1 ausgekoppelte Strahlungskegel ZS1 sowie dessen an der Spiegelfläche VZY des Zylinders re­ flektierte Strahlungskegel ZS1* sind dabei gleichzeitig in einer gemeinsamen Schnittbildebene dargestellt. Der Einfach­ heit halber ist der jeweilige Strahlungskegel ZS1 bzw. ZS1* jeweils lediglich mit seinen Randstrahlen angedeutet. Der Strahlungskegel ZS1 verbreitert sich auf seinem Weg von sei­ ner Auskoppelstelle am Lichtwellenleiter LW1 zur verspiegel­ ten Berandungsfläche VZY. Dort wird er reflektiert und ver­ breitert sich weiter konisch aufweitend auf seinem Weg zum Detektor LE1, das heißt es findet eine fortlaufende Strahl­ aufweitung statt. Die beiden Abstrahlkegel ZS1, ZS1* treffen vorzugsweise so auf die zylindrische Berandung VZY, daß ihre gestrichelt eingezeichnete Zentralachse ZL in der Bildebene von Fig. 5 im wesentlichen senkrecht zur zylindrischen Berandungslinie VZY steht. Der Abstrahlkegel ZS1 beleuchtet also rotationssymmetrisch zu seiner Zentralachse die Zylin­ derfläche VZY. Sein reflektierter Abstrahlkegel ZS1* wird von der Berandungslinie VZY symmetrisch zurückgeworfen, da sie geradlinig verläuft. Aus diesem Grund ergeben sich identische Abbildungsverhältnisse auch für die ausgekoppelten Licht­ strahlen der beiden außenliegenden Lichtwellenleiter LW11*, LW21*, die im wesentlichen parallel zum Lichtwellenleiter LW1 angeordnet sind.

Um nun zu erreichen, daß ein sich aufweitender, reflektierter Strahlungskegel wie z. B. ZS1* dennoch auf den Detektor LE1 fokussiert werden kann, werden die kreisförmigen Endflächen VEF1, VEF2, das heißt Deckel und Boden des Zylinders ZY, auch nach innen mit verspiegelt. Die Fig. 13 veranschaulicht dazu die sich ergebende Strahlengeometrie in einer Schnittbilddar­ stellung des zylindrischen Körpers ZY von Fig. 11, die der Darstellungsweise der Fig. 6 entspricht. Die Betrachtungs­ weise ist dabei von oben auf den zylindrischen Körper ZY von Fig. 11 entlang dessen zylindrischer Berandungsfläche VZY. Da die innwandig verspiegelten Endflächen VEF1 sowie VEF2 beidseitig das Strahlungsfeld der reflektierten Strahlungske­ gel beranden, kann das Gesamtstrahlungsfeld der z. B. drei Lichtwellenleiter LW1, LW11*, LW21* in definierter Weise be­ grenzt werden. Die maximale Strahlbreite des Gesamt-Strah­ lungsfeldes ist dann höchstens gleich dem Abstand H der bei­ den Endflächen VEF1 sowie VEF2 voneinander. Dieser Abstand H entspricht der Höhe des Zylinderkörpers ZY. In der Fig. 13 tritt beispielhaft aus dem im Bändchen BL außenliegenden Lichtwellenleiter LW11* der Licht-Abstrahlkegel bzw. das durch ihn repräsentierte Auskoppel-Strahlungsfeld ZS11 aus und wird an der zylindrischen Berandungsfläche VZY entspre­ chend Fig. 5 reflektiert. Die zylindrische Berandungsfläche VZY erscheint dabei in der Schnittbildebene von Fig. 13 als geradlinige Berandungslinie. Der dort reflektierte Strah­ lungskegel RSZ11 ist lediglich mit seinen äußeren Berandungs­ linien RS11* sowie RS12* angedeutet. Da sich der Strahlungs­ kegel ZS11 auch nach seiner Reflexion an der zylindrischen Fläche VZY weiter aufweitet, trifft beispielsweise sein äuße­ rer Randstrahl RS11 auf die verspiegelte Endfläche VEF1. Von dort wird er in das Innere der durch die beiden Endflächen VEF1 sowie VEF2 gebildeten, seitlichen Begrenzung des Körpers VY zurückgelenkt. Auf diese Weise wird eine Begrenzung der Strahlbreite der reflektierten Lichtstrahlen der einzelnen Lichtwellenleiter LW1 mit LW4 des Bändchens BL bewirkt. Ge­ genüber dem kugelförmigen Körper KU von Fig. 3 zeichnet sich der zylindrische Körper ZY insbesondere dadurch aus, daß auch die Strahlungsfelder außenliegender Lichtwellenleiter verzer­ rungsarm abgebildet werden, so daß sich gleichartige, symme­ trische Abstrahlkegel für die ausgekoppelten Lichtstrahlen aller Lichtwellenleiter ergeben. Aufgrund der vorgegebenen Abstandes H der beiden verspiegelten Endflächen VEF1, VEF2 voneinander, kann somit in einfacher Weise auch die Breite des Detektors besonders gering gehalten werden.

Fig. 12 zeigt das zu Fig. 13 zugehörige Spotdiagramm bei einem Zwölffach-Lichtwellenleiter-Bändchen. Die Detektorbrei­ te ist dabei in vertikaler Richtung, die Detektorhöhe in waa­ gerechter Richtung aufgetragen. Die Berandungslinie BR3 zwi­ schen den beiden eingezeichneten verspiegelten Endflächen VEF1 sowie VEF2 verdeutlicht die Detektorfläche, die von den Lichtstrahlen der Lichtwellenleiter des Bändchens getroffen worden ist. Die Fläche, die jeweils von den zuletzt ausgekop­ pelten Lichtstrahlen der Lichtwellenleiter des Bändchens be­ leuchtet wird, ist dabei wiederum durch Schraffur gekenn­ zeichnet und mit CLSn bezeichnet. Aufgrund der geringen In­ tensität der zuletzt ausgekoppelten Lichtstrahlen, kann diese beleuchtete Fläche CLSn vernachlässigt werden. Die durch die Berandung BR3 festgelegte Fläche erstreckt sich dabei vor­ zugsweise in Form eines schmalen steckförmigen Streifens, insbesondere linienförmig. In der Fig. 12 weist sie eine Breite von etwa 0,3 mm sowie eine Höhe von etwa 3,5 mm auf, so daß sich eine erforderliche Detektorfläche von lediglich 0,3 mm mal 3 mm ergibt, d. h. der Detektor LE1 kann besonders schmal ausgebildet sein.

Mit dem Biegekoppler BK3 nach Fig. 11 ist es natürlich ins­ besondere auch möglich, lediglich an einem einzigen Lichtwel­ lenleiter zu messen. Es ergeben sich dann die strahlengeome­ trischen Abbildungsverhältnisse wie z. B. für den Lichtwellen­ leiter LW1 in der Fig. 11.

Fig. 16 zeigt in perspektivischer Darstellung einen zur Fig. 3 modifizierten Biegekoppler BK4. Dieser Biegekoppler BK4 weist anstelle der verspiegelten Kugel KU eine verspiegelte, sphärische Linse VL1 auf. Diese verspiegelte Linse VL1 dient wiederum gleichzeitig als Aufnahmeteil für den zu messenden Lichtwellenleiter LW1. Zu diesem Zweck ist analog zu Fig. 3 in der Oberseite der Linse VL1 eine muldenartige Ausbuchtung ABU vorgesehen, die unverspiegelt ist. Dort hinein wird der Lichtwellenleiter LW1 mit Hilfe des Biegedorns BD1 gedrückt und in eine gekrümmte Bahn gebracht. Vorzugsweise ist die Ausnehmung in der Linse derart gestaltet, daß der Lichtwel­ lenleiter LW1 an der Innenkontur in Form eines Kreisbogenab­ schnitts zu liegen kommt und dort durch den Biegebalken BD1 festgehalten wird. Das Empfangselement LE1, insbesondere eine Photodiode, ist der Unterseite der verspiegelten Linse VLI zugeordnet. Die verspiegelte Linse VLI ist dazu an der Unter­ seite abgeschnitten. Es ergibt sich somit eine linsenförmige, unverspiegelte Schnittfläche USF an der Unterseite der Linse VLI. Das Empfangselement LE1 ist mit seiner aktiven Detektor­ fläche direkt anliegend an dieser Schnittfläche USF ange­ bracht.

Fig. 17 zeigt die verspiegelte Linse VLI von Fig. 16 in ei­ ner schematischen Längsschnittdarstellung bei einem Schnitt entlang der Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 durch ihr Zentrum, die der Darstellungsweise von Fig. 7 entspricht. Die Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 ist dabei durch die Hälften seines Krümmungsabschnittes aufgespannt. Die beiden nach innen verspiegelten Berandungshälften VLI1 sowie VLI2 der Linse VLI setzen sich jeweils aus zwei Kreisbogenab­ schnitten zusammen. Diese Kreisbogenabschnitte sind entgegen­ gesetzt zueinander gekrümmt und weisen im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius auf. Zusammengesetzt bilden sie ein achssymmetrisches Spiegelsystem, das heißt, die linke Linsen­ schalenhälfte VLI1 liegt achssymmetrisch bezüglich der Symme­ trieachse SA zur rechten Schalenhälfte VLI2. Im Querschnitts­ bild von Fig. 17 weist die Linse somit eine eiförmige Geome­ trieform sowie eine obere sowie untere Spitze SP1, SP2 dort auf, wo die Linsenhälften VLI1, VLI2 aneinanderstoßen. Dieses achssymmetrisches Spiegelsystem ermöglicht es, die ausgekop­ pelten Lichtstrahlen sowohl eines Signals in Hin- als auch eines Signals in Gegenrichtung in gleichartiger, insbesondere identischer Weise auf einen einzigen Detektor zu lenken. Die ausgekoppelten Lichtstrahlen vom Signal SI1 in Hinrichtung sowie die ausgekoppelten Lichtstrahlen des Signals SI1* in Gegenrichtung erfahren dabei im wesentlichen den gleichen Strahlenverlauf, das heißt die Strahlengeometrie in der lin­ ken sowie in der rechten Linsenhälfte ist gleichartig sowie spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Diese Symmetrie ist mit Hilfe der strichpunktierten Symmetrielinie SA ange­ deutet. Entlang der Symmetrielinie SA von Fig. 17 erstreckt sich die Linse VLI mit einer größeren Länge als in einer zur Lageebene des Lichtwellenleiters LW1 senkrechten Ebene, d. h. die Erstreckung der Linse VLI ist entlang ihrer Medianebene größer als in ihrer Äquatorial- bzw. Transversalebene. Von dem optischen Signal SI1, das in der Fig. 17 im Lichtwellen­ leiter LW1 in Übertragungsrichtung von links nach rechts läuft, werden Lichtstrahlen LS1 mit LSn jeweils im wesentli­ chen tangential an ihrem jeweilig zugeordneten Auskoppelort entlang dem Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitt in Richtung der rechten Linsenhälfte VLI2 ausgekoppelt. Sie breiten sich im transparenten Inneren der Linse VLI geradlinig aus und werden an der rechten, verspiegelten Berandungslinie VLI2 der Linse VLI gespiegelt bzw. reflektiert. Die Reflexion erfolgt dabei aufgrund der sphärischen Krümmung der verspiegelten Berandung VLI2 derart, daß die reflektierten Lichtstrahlen RS1 mit RSn in Richtung auf den Detektor LE1 zu fokussiert bzw. gebündelt werden. Der Detektor LE1 sitzt dabei vorzugs­ weise im gemeinsamen Fokussierbereich der Empfangs-Strah­ lungsfelder für die Hin- sowie die Rückrichtung, also dort, wo die Lichtstrahlen der beiden Strahlungsfelder mit dem kleinsten Schnittraum zusammenlaufen. Für die Lichtstrahlen LS1* mit LSn*, die aus dem im Lichtwellenleiter LW1 in Gegen­ richtung geführten optischen Signal SI1* anteilig ausgekop­ pelt werden, ergibt sich spiegelverkehrt dazu im wesentlichen das gleiche strahlengeometrische Muster. Die Lichtstrahlen LS1* mit LSn* treten dabei jeweils im wesentlichen tangential entlang dem Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitt in Richtung auf die linke verspiegelte Berandungsfläche VLI1 aus. Dort werden sie in Richtung auf den Detektor LE1 gespiegelt und fokussiert. Die reflektierten Lichtstrahlen sind dabei mit den Bezugszeichen RS1* mit RSn* versehen. In der Fig. 17 sind die Empfangsstrahlungsfelder der Hin- sowie der Gegen­ richtung jeweils lediglich mit Hilfe einer bestimmten, endli­ chen Anzahl von Lichtstrahlen LS1 mit LSn sowie LS1* mit LSN* angedeutet. Selbstverständlich treten entlang dem Lichtwel­ lenleiter-Krümmungsabschnitt jeweils beliebig viele Licht­ strahlen aus. Jeder in der Fig. 17 eingezeichnete Licht­ strahl repräsentiert dabei einen räumlichen Abstrahlungske­ gel, wie er z. B. in der Fig. 4 veranschaulicht ist. Die Aus­ koppelorte entlang dem Lichtwellenleiter-Krümmungsabschnitt sind in der Fig. 17 vorzugsweise derart gewählt, daß die Lichtstrahlen z. B. im Winkelabstand von etwa 5° ausgekoppelt werden.

In der Fig. 17 ist der Detektor LE1 im Inneren der Linse VLI angebracht. Dies ist beispielsweise dadurch ermöglicht, daß die Linse VLI von unten her entlang der Symmetrieachse SA mit einer Bohrung versehen wird, in die der Detektor LE1 einge­ setzt wird. Für die Linse ist im Inneren vorzugsweise Glas, Plexiglas oder ein transparentes Gießharze verwendet. Diese transparenten Linsenmaterialien werden so gewählt, daß sie insbesondere eine mit dem Lichtwellenleiter-Coating überein­ stimmende Brechzahl aufweisen. Der Detektor LE1 ist im we­ sentlichen so ausgerichtet, daß seine Detektorfläche parallel zu einer Tangente in der Mitte des Lichtwellenleiter-Krüm­ mungsabschnitts liegt. In der Fig. 17 erstreckt sich also der Detektor LE1 im wesentlichen waagerecht, so daß die Sym­ metrieachse SA durch die Mitte des Lichtwellenleiter-Krüm­ mungsabschnitts im wesentlichen senkrecht zur Detektorfläche steht. Bezüglich dieser Symmetrieachse SA ist auch der Detek­ tor LE1 achssymmetrisch angeordnet.

Mit Hilfe eines derart symmetrisch ausgebildeten Biegekopp­ lers BK4 kann insbesondere das Dämpfungsmeßverfahren nach der US 5,078,489 mit lediglich einem einzigen Detektor pro Emp­ fänger durchgeführt werden. Denn bei diesem Meßverfahren wird zeitlich nacheinander Licht von der einen und dann erst von der anderen Übertragungsseite her ausgekoppelt.

Der Biegekoppler BK4 von Fig. 16 läßt sich insbesondere auch für Messungen an mehreren Lichtwellenleitern, insbesondere an den Lichtwellenleitern eines Bändchens verwenden. Auch dabei ergibt sich eine Konzentration der Licht-Strahlungsfelder der Lichtwellenleiter auf einen einzigen, kleinflächigen Detek­ tor.

Fig. 18 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Biegekoppler BK5, der anstelle der sphärischen Linse VLI von Fig. 16 jetzt eine zylindrische Linse ZLI aufweist, deren Außenober­ fläche verspiegelt ist. In die obere Spitze dieser Zylinder­ linse ZLI ist analog zum Biegekoppler BK4 von Fig. 16 jetzt eine Rundung AM zur Aufnahme von mehreren Lichtwellenleitern wie zum Beispiel LW1, LW11*, LW21*, insbesondere eines Licht­ wellenleiter-Bändchens vorgesehen. Diese Aufnahmemulde AM weist vorzugsweise eine sphärische Innenkontur auf. Sie wirkt mit dem Biegebalken BD1 zusammen, um die Lichtwellenleiter LW1 mit LW3 in eine gekrümmte Bahn zu bringen. Die Lichtwel­ lenleiter LW1 mit LW3 sind dabei der kreiszylinderförmigen Berandungsfläche der Linse mit ihren Längserstreckungen zuge­ ordnet. An der unteren Spitze der Zylinderlinse ZLI ist ana­ log zu Fig. 16 der Detektor LE1 angeordnet. Dazu ist der un­ tere Teil der Zylinderlinse ZLI vorzugsweise derart abge­ schliffen, daß sich eine plane, unverspiegelte Auskoppelebene AE ergibt, an der der Detektor LE1 angebracht ist.

Aufgrund der zylindrischen Form der Linse ZLI ergeben sich für die Empfangs-Strahlungsfelder aller Lichtwellenleiter die selben Abbildungsverhältnisse schichtweise in parallel hintereinanderliegenden Abbildungsebenen. Die Strahlengeome­ trie in der Abbildungsebene des jeweiligen Lichtwellenleiters wie z. B. LW3 entspricht dabei der Strahlengeometrie von Fig. 17.

Auf diese Weise kann insbesondere das Dämpfungsmeßverfahren der US 5,078,489 mit lediglich einem einzigen Detektor pro Empfänger durchgeführt werden. Weiterhin ergibt sich eine be­ sonders platzsparende, kompakte Anordnung von Lichtwellenlei­ tern, Spiegelsystem sowie Detektor, die sich unter einer Vielzahl praktischer Gegebenheiten in einfacher Weise verwen­ den läßt. Wird dabei zeitlich nacheinander an jedem einzelnen Lichtwellenleiter gemessen, so ist eine selektive Dämpfungs­ bestimmung für jeden einzelnen Lichtwellenleiter mit nur ei­ nem einzigen Detektor ermöglicht.

Fig. 19 zeigt in einer schematischen Schnittbilddarstellung den Strahlenverlauf eines weiteren symmetrischen Biegekopp­ lers BK5, der im Unterschied zum Biegekoppler BK4 von Fig. 16 jetzt in der Schnittbildebene von Fig. 17 asphärisch aus­ gebildet ist. (Die Darstellungsweise entspricht dabei der von Fig. 17 bei einem Schnitt entlang der Lageebene des Licht­ wellenleiters durch das Zentrum eines solchen Spiegelsystems. Die Lageebene des Lichtwellenleiters ist dabei durch den Ver­ lauf des Faserkerns in den beiden Krümmungsabschnittshälften festgelegt.) In der Fig. 19 ist im Raum zwischen dem Krüm­ mungsabschnitt des Lichtwellenleiters LW1 und dem Detektor LE1 eine asphärische Linse ASL vorgesehen, die eine nach in­ nen verspiegelte Außenoberfläche aufweist. Eine solche asphä­ rische Linse ASL läßt sich zum Beispiel dadurch konstruieren, daß jedem Ort in der Fig. 17, an dem ein einzelner Licht­ strahl reflektiert wird, ein individueller, d. h. separater planer Reflexionsspiegel zugeordnet wird. Lediglich die Lote dieser planen Einzelspiegel sind der Übersichtlichkeit halber in der Fig. 19 eingezeichnet und mit den Bezugszeichen SP1 mit SPn in der rechten Bildhälfte sowie mit SP1* mit SPn* in der linken Bildhälfte versehen. Diese einzelnen Spiegel kön­ nen jeweils unabhängig voneinander, d. h. individuell im Raum so ausgerichtet werden, daß die von ihnen reflektierten Lichtstrahlen LS1 mit LSn bzw. LS1* mit LSn* möglichst in ei­ nem Punkt auf der Empfangsfläche des Detektors LE1 von Fig. 19 fokussiert werden können. Durch diese individuelle Aus­ richtung der Einzelspiegel kann somit ein neuer, "ideal ab­ bildender" Reflexionsort bzw. -punkt jedem einfallenden Lichtstrahl auf dem jeweiligen Einzelspiegel zugeordnet wer­ den. Da nur in der Schnittbildebene von Fig. 19 punktförmig fokussiert wird, wird bei Verwendung einer zur Symmetrieachse SA rotationssymmetrischen asphärischen Linse eine sehr schma­ le Leuchtflecklinie als Überlagerung der realen Strahlungske­ gel aller Lichtstrahlen auf der Detektorfläche abgebildet.

Weiterhin ist es gegebenenfalls auch möglich, die verspie­ gelte Linse ASL anstelle rotationssymmetrisch bezüglich der Schnittbildebene von Fig. 19 nun in allen Richtungen asphä­ risch auszubilden. Mit einer solchen in allen Richtungen as­ phärischen Linse ist dann für die Lichtstrahlen des jeweili­ gen Lichtwellenleiters ein konzentrierter, insbesondere im wesentlichen punktförmiger Lichtfleck erzeugbar. Dadurch ist es ermöglicht, alle Lichtstrahlen auf einen sehr kleinen, et­ wa punktförmigen Bereich des Detektors zu fokussieren.

Diese asphärischen Abbildungsgeometrien sind natürlich auch auf Lichtwellenleiter eines Lichtwellenleiter-Bändchens über­ tragbar. Im asphärischen Spiegelsystem ist es also möglich, beim symmetrischen Biegekoppler einen Detektor einzusparen und zusätzlich die verbleibende Detektorfläche zu verringern.

In der Fig. 19 ist lediglich eine endliche Anzahl von dis­ kreten Lichtstrahlen sowie deren zugehörige Reflexionsspiegel eingezeichnet. Durch Interpolation, wie zum Beispiel Spline- Interpolation, läßt sich dann der Verlauf der tatsächlichen Sphärenfläche im Zwischenraum zwischen den durch die indivi­ duelle Spiegel-Ausrichtung gewonnenen diskreten Reflexions­ punkten ermitteln. Die so für Fig. 19 ermittelte stetige, d. h. kontinuierliche Sphärenfläche ist in der Fig. 20 zu­ sätzlich mit eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen SPF bzw. SPF* versehen. Die Sphärenfläche erscheint dabei in der Fig. 20 als Linie, da die selbe Betrachtungsweise wie in Fig. 19 gewählt ist.

Mit Hilfe der Spiegelsysteme gemäß den Fig. 3 mit 20 ist es somit in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Detektorflä­ che eines Empfangsbiegekopplers in variabler Weise kostengün­ stig zu verringern sowie jeweils den Gegebenheiten anzupas­ sen. Folgendes Beispiel verdeutlicht insbesondere nochmals den Einspareffekt, der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Biege­ koppler erreicht werden kann:
Bei Verwendung eines herkömmlichen symmetrischen Empfangsbie­ gekopplers z. B. gemäß Fig. 2 wären beispielsweise für die selektive Dämpfungsmessung der Lichtwellenleiter eines 12fach-Bändchens gemäß dem Meßprinzip der US 5,078,489 zwei runde Detektoren von etwa 3 mm Durchmesser erforderlich. Dies würde einer Gesamtdetektorfläche von etwa 14,1 mm² entspre­ chen. Bei Verwendung des in der Fig. 20 dargestellten Emp­ fangsbiegekopplers mit dem in allen Richtungen asphärischen Spiegelsystem kommt man hingegen mit einem einzigen reckteck­ förmigen Detektor aus. Dabei ist eine Detektorfläche von 0,5 mm mal 3,5 mm ausreichend, was einer Detektorfläche von etwa 1,75 mm² entspricht. Man kann also in diesem Beispiel die Detektorfläche um fast 88% reduzieren. Dadurch können die Herstellungskosten des Biegekopplers in vorteilhafter Weise deutlich reduziert werden.

Insgesamt betrachtet ist es mit den erfindungsgemäßen Biege­ kopplern gemäß den Fig. 3 mit 20 somit in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Detektorfläche des Empfangselements um mindestens 40%, insbesondere zwischen 60% und 95%, bevorzugt zwischen 65 und 80% gegenüber einem Biegekoppler ohne Spie­ gelsystem (wie in den Fig. 1, 2 dargestellt) zu verklei­ nern.

Weiterhin kann es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, die erfindungsgemäßen Biegekoppler gemäß den Fig. 3 mit 20 zur Einkopplung von Licht in einen oder mehrere, d. h. mindestens einen Lichtwellenleiter zu verwenden. Dazu ist anstelle des Detektors in den Fig. 3 mit 20 eine Lichtquelle, insbeson­ dere eine Laserdiode vorgesehen. Vorzugsweise eignet sich zur Einkopplung von Licht das kugelförmige Spiegelsystem von Fig. 3 bei Messungen an einem einzigen Lichtwellenleiter. Mit anderen Worten heißt das, daß der jeweilige Biegekoppler in umgekehrter Weise betrieben wird.

Die Einkopplung von Licht in den Lichtwellenleiter auf umge­ kehrten Weg wie beim Empfang ermöglicht insbesondere eine im wesentlichen verlustarme Lichteinkopplung und damit eine ho­ he Effektivität.

Claims (23)

1. Biegekoppler (BK1) mit einem Biegeelement (BD1) zum Ein­ bringen mindestens eines Lichtwellenleiters (LW1) in eine ge­ krümmte Bahn sowie mit mindestens einem im Krümmungsbereich des Biegekopplers (BK1) angeordneten Empfangselements (LE1) zum Erfassen von Lichtstrahlen (LS1 mit LSn), die aus dem ge­ krümmten Lichtwellenleiter (LW1) ausgekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen dem gekrümmten Lichtwellenleiter (LW1) und dem jeweils zugeordneten Empfangselement (LE1) mindestens ein verspiegelter, optischer Körper (z. B. KU) zur Fokussie­ rung der ausgekoppelten Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) auf das Empfangselement (LE1) vorgesehen ist.

2. Biegekoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper (z. B.) als Aufnahmeteil für den jeweilig zu messenden Lichtwellenleiter (LW1) ausgebildet ist und mit dem Biegeelement (BD1) zusammenwirkt.

3. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper (z. B. KU) derart ausgebildet und dem gekrümmten Lichtwellenleiter (LW1) zugeordnet ist, daß die ausgekoppelten Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) im Inneren des verspiegelten Körpers (KU) führbar, an dessen innen verspie­ gelter Berandungsfläche reflektierbar und dann auf das Emp­ fangselement (LE1) fokussierbar sind.

4. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Körper (z. B. KU) ein Material verwendet ist, das eine ähnliche Brechzahl wie der Lichtwellenleiter (LW1) auf­ weist.

5. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (LE1) im Inneren des verspiegelten Körpers (z. B. KU) angeordnet ist.

6. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen eine sphärische Kugel (KU) ist, deren Außenoberfläche verspiegelt ist.

7. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen ein verspiegelter Zylinder (ZY) ist.

8. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen eine verspiegel­ te, sphärische Linse (VLI) ist.

9. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen eine verspiegel­ te, zylindrische Linse (ZLI) ist.

10. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper (AK) eine asphärische Form auf­ weist.

11. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (LE1) eine um mindestens 40%, insbe­ sondere zwischen 60% und 90%, verkleinerte Empfangsfläche gegenüber einem Biegekoppler ohne verspiegelten Körper auf­ weist.

12. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (LE1) im Inneren des verspiegelten Körpers (z. B. KU) angeordnet ist.

6. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen eine sphärische Kugel (KU) ist, deren Außenoberfläche verspiegelt ist.

7. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen ein verspiegelter Zylinder (ZY) ist.

8. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen eine verspiegel­ te, sphärische Linse (VL1) ist.

9. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper im wesentlichen eine verspiegel­ te, zylindrische Linse (ZL1) ist.

10. Biegekoppler nach einem der Ansprüche 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verspiegelte Körper (AK) eine asphärische Form auf­ weist.

11. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (LE1) eine um mindestens 40%, insbe­ sondere zwischen 60% und 90%, verkleinerte Empfangsfläche gegenüber einem Biegekoppler ohne verspiegelten Körper auf­ weist.

12. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Krümmungsbereich des Biegekopplers (BK1) lediglich ein einziges Empfangselement (LE1) angeordnet ist.

13. Biegekoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegekoppler (z. B. BK4) symmetrisch ausgebildet ist.

14. Biegekoppler (BK1) mit einem Biegeelement (BD1) zum Ein­ bringen mindestens eines Lichtwellenleiters (LW1) in eine ge­ krümmte Bahn sowie mit mindestens einem im Krümmungsbereich des Biegekopplers (BK1) angeordneten Sendeelements (SE1) zum Einkoppeln von Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) in den gekrümmten Lichtwellenleiter (LW1), insbesondere nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen dem gekrümmten Lichtwellenleiter (LW1) und dem jeweils zugeordneten Sendeelement (LE1) mindestens ein verspiegelter, optischer Körper (z. B. KU) vorgesehen ist, der der Auffächerung und Verteilung der vom Sendeelement (SE1) abgegebenen Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) auf den Krüm­ mungsabschnitt des Lichtwellenleiters (LW1) dient.

15. Verfahren zur Auskopplung von Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) aus mindestens einem Lichtwellenleiter (LW1), der mit Hilfe eines Biegekopplers (BK1) in eine gekrümmte Bahn gebracht wird, wobei die ausgekoppelten Lichtstrahlen von mindestens einem im Krümmungsbereich des Biegekopplers (BK1) angeordne­ ten Empfangselement (LE1) erfaßt werden, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgekoppelten Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) im Raum zwischen dem gekrümmt geführten Lichtwellenleiter (LW1) und dem jeweiligen Empfangselement (LE1) im Inneren eines ver­ spiegelten, optischen Körpers (z. B. KU) geführt werden, und daß diese Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) im Inneren des opti­ schen Körpers (KU) an dessen verspiegelter Berandungsfläche derart reflektiert werden, daß die Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) auf das Empfangselement (LE1) fokussiert werden.

16. Verfahren zur Einkopplung von Licht in mindestens einen Lichtwellenleiter (LW1), der mit Hilfe eines Biegekopplers (BK1) in eine gekrümmte Bahn gebracht wird, wobei die einzu­ koppelnden Lichtstrahlen von mindestens einem im Krümmungsbe­ reich des Biegekopplers (BK1) angeordneten Sendeelement (SE1) abgegeben werden, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom jeweiligen Sendeelement (SE1) abgegebenen Licht­ strahlen (LS1 mit LSn) im Raum zwischen dem gekrümmt geführ­ ten Lichtwellenleiter (LW1) und diesem Sendeelement (SE1) im Inneren eines verspiegelten, optischen Körpers (z. B. KU) ge­ führt werden, und daß diese Lichtstrahlen (LS1 mit LSn) im Inneren des optischen Körpers (KU) an dessen verspiegelter Berandungsfläche derart reflektiert werden, daß die Licht­ strahlen (LS1 mit LSn) auf den Krümmungsabschnitt des Licht­ wellenleiters (LW1) aufgefächert und verteilt sowie dort ein­ gekoppelt werden.