DE19521674A1 - Curved coupler for measuring light signal from optical fibre - Google Patents
Curved coupler for measuring light signal from optical fibreInfo
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Abstract
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.The invention relates to a bending coupler with a bending element ment for introducing at least one optical fiber in a curved path and with at least one in the curve area of the bending coupler arranged receiving elements for Detection of light rays from the curved light world be coupled out.
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. A bending coupler of this type is known from US 5,040,866, in which a light waveguide to be measured is brought into a curved path with the aid of a bending beam. Along the optical waveguide curvature section formed in this way, the light components of a light signal guided in the optical waveguide in a first transmission direction are coupled out and detected with the aid of a detector arranged in the curvature region of the optical waveguide. In this known bending coupler, it is difficult in practice to be able to measure largely loss-free with its planner light-sensitive receiving surface, ie to be able to detect all the outgoing light beams with the detector. Because this would require a very large-area detector (as it is shown schematically in FIG. 1), which would at the same time be arranged as close as possible to the optical waveguide curvature section directly in the beam path of the light beams. The arrangement and construction of such a detector is, for. B. by the curved course of the optical fiber Auskoppelab section and the limited space in the bending coupler impaired. Since the price of the detector increases proportionally to its detector area, such a large-area detector would be very expensive.
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.From US 5,078,489 a damping measurement method is also known in which light is coupled out and light is coupled out on both sides of an optical medium to be measured. In this case, a symmetrical reception bending coupler is used (as is shown schematically in FIG. 2 for better illustration). In contrast to FIG. 1, this bending coupler has a further, second detector symmetrical to the first detector in the region of curvature of the optical waveguide LW1. With the help of this second detector, coupled out light rays of another optical signal can be detected along the optical waveguide curvature section, which is guided in the opposite direction to the first signal in the optical waveguide. For the measuring method described in US 5,078,489, the two detectors are activated one after the other. For the two transmission lines of this known damping measuring system, a total of two detectors are required, which is very complex and leads to additional costs.
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.The invention has for its object a bending coupler to provide the light coupling between at least an optical fiber to be measured and at least one to orderly receiving element in a simple manner under a A variety of practical conditions made possible effectively. According to the invention, this object is achieved with a bending coupler of the type mentioned in that in the space between rule the curved optical fiber and the respective arranged receiving element at least one mirrored, opti body to focus the outcoupled light beam len is provided on the receiving element.
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.By at least one mirrored, optical body in the Light coupling-out area between at least one curved guided optical fiber and at least one of these Receiving element assigned to optical waveguides is a Fo kissing the decoupled light beams on the reception element enables. This allows, for example, the detector area of the receiving element can be reduced. He continues such a mirrored body allows the beam to be directed decoupled light beams under a variety of practical Conditions in such a way on the receiving element that a possible as flawless as possible, d. H. especially low loss lights version is provided.
Insbesondere eignet sich ein derartiger Biegekoppler zum Ein bau als selbständige Baugruppe oder Meßeinheit in Spleißgerä ten oder Dämpfungsmeßgeräten.Such a bending coupler is particularly suitable for on construction as an independent assembly or measuring unit in splicers or damping measuring devices.
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.The invention further relates to a bending coupler with a Bending element for introducing at least one light wave guide ters in a curved path and with at least one in Curvature area of the bending coupler arranged transmission element for coupling light rays into the curved light world lenleiter, this bending coupler is designed so that in the space between the curved optical fiber and the ever because assigned transmission element at least one mirrored, optical body is provided, the fanning and Distribution of the light rays emitted by the transmitting element serves the curvature section of the optical waveguide.
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.This makes it additional or independent of the detection or recording decoupled light beams with an or allows multiple receiving elements, at least with the help of a mirrored body in the opposite way an one coupling light rays from at least one transmission element in the curved section of at least one light wave conduct. The mirrored body enables one variable light beam guidance among a variety of practical Conditions flawless, d. H. he ensures one if possible effective or largely low-loss light coupling.
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.The invention further relates to a method for decoupling development of light rays from at least one optical waveguide ter that with the help of a bending coupler in a curved path is brought, the coupled light rays from at least one in the area of curvature of the bending coupler ordered receiving element can be detected, namely in the Way that the decoupled light rays in the space between the curved optical fiber and the respective Receiving element inside a mirrored, optical Body and that these rays of light inside Ren of the optical body on its mirrored edges be reflected in such a way that the light rays the receiving element can be focused.
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.The invention also relates to a method for coupling light into at least one light waveguide ter that with the help of a bending coupler in a curved path is brought, wherein the light rays to be coupled in from at least one in the area of curvature of the bending coupler ordered transmission element are given, so that the respective lige transmission element emitted light rays in the space between the curved fiber optic cable and this transmission element ment inside a mirrored, optical body leads, and these light rays inside the opti body on its mirrored boundary surface like this be reflected that they are on the curvature section Optical fiber fanned out and distributed and there be coupled.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen wiedergegeben.Other developments of the invention are in the Unteran sayings reproduced.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an hand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its developments are described below hand explained in more detail by drawings.
Es zeigen Show it
Fig. 1, 2 in schematischer Querschnittsdarstellung das Grundprinzip herkömmlich ausgebildeter Biege koppler, Fig. 1, 2 conventionally formed in schematic cross-sectional view of the basic principle of the bending coupler,
Fig. 3 schematisch in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Biegekopplers mit einem kugelförmigen verspiegelten, optischen Körper, Fig. 3 shows schematically in perspective a first embodiment of a erfindungsge MAESSEN bending coupler with a spherical mirror-coated, the optical body,
Fig. 4 schematisch in perspektivischer Darstellung die Abstrahlcharakteristik eines ausgekoppel ten Lichtstrahls eines Lichtwellenleiters, der im Biegekopplers von Fig. 3 gekrümmt geführt ist, Fig. 4 schematically shows in perspective view the emission of a full coupling th light beam of an optical waveguide which is guided in the curved bending coupler of Fig. 3,
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. 5 schematically in a plane perpendicular to the drawing plane of Fig. 11 and to the lying plane of a measurement optical waveguide of Fig. 11 vertical section image plane, the Strahlengeo geometry of the coupled-out light beam as it is reflected at a mirror-coated, zy-cylindrical body,
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. 6 shows diagrammatically 3 in a direction perpendicular to the drawing plane of Fig., As well as to the lying plane of the measuring light waveguide of FIG. 3 perpendicular right sectional image plane, the beam geometry of an out-coupled light beam as it is reflected at the mirror-coated spherical body of the bending coupler according to 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. 7 schematically. Lenleiters a sectional image representation of the bending coupler of Figure 3 in a section taken along the plane of lie of the respective Lichtwel, wherein the layer plane conductor clamped by the two halves of the bent portion-light waves,
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. 8 shows a schematic representation of a location of 3 received light outputs from the receiving element of the bending coupler according to Fig. Chart for a single Lichtwel approximately lenleiter,
Fig. 9 in schematischer Darstellung die Richtcharak teristik einer Photodiode für den Biegekoppler nach Fig. 3, Fig. 9 shows a schematic representation of the Richtcharak teristik a photodiode for the bending coupler according to 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. 10 a schematic representation of an overlay of the light output from the ausgekop the optical fibers of a ribbon-coupled light rays ment with the Empfangsele approximately diagram of the bending coupler of FIG. 3 are aufgenom men,
Fig. 11 schematisch in räumlicher Darstellung eine er ste Abwandlung des Biegekopplers nach Fig. 3 mit einem zylindrischen, verspiegelten Körper, Fig. 11 is a schematic three-dimensional view a ste he modification of the bending coupler of FIG. 3 with a cylindrical mirrored body,
Fig. 12 schematisch das Lichtintensitäts-Überlage rungsdiagramm des Biegekopplers nach Fig. 11 für ein zu messendes Lichtwellenleiter-Bänd chen, Fig. 12 schematically illustrates the light intensity overlay approximately diagram of the bending coupler of Fig. 11 for a chen light to be measured waveguide Bänd,
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. 13 shows schematically in a similar to Figs. 5, 6-sectional image representation of the Strah lengeometrie coupled-out light rays ei nes optical fiber ribbon in its Re flexion at the mirrored cylinder body of the bending coupler of 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. 14, 15 schematically in a further gleichar to FIG. 7 term average image display Modifika functions in the beam path of the bending coupler according to Fig. 3,
Fig. 16 schematisch in perspektivischer Darstellung einen zu Fig. 3 modifizierten Biegekoppler mit einer verspiegelten Linse, Fig. 16 schematically, in a perspective view a modified to Fig. 3 bending coupler having a mirror lens
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. 17 schematically in a gleichar to FIG. 7 term slice image representation, the beam combiner running outcoupled light beams at the Bie gekoppler of FIG. 16,
Fig. 18 schematisch in perspektivischer Darstellung einen zu Fig. 16 abgewandelten, symmetrischen Biegekoppler mit einer zylindrischen Linse, und FIG. 18 schematically shows a symmetrical bending coupler with a cylindrical lens modified from FIG. 16 and
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. Fig. 19, 20 schematically in a similar to the Fig. 7-sectional imaging the beam path coupled out light beams with a further inventive bending coupler having a aspheric mirror system.
In den Fig. 1 mit 20 sind dabei Elemente gleicher Funktion und Wirkungsweise jeweils mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen.In Figs. 1 with 20 elements while the same function and effect are seen ver respectively by the same reference numerals.
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.In Fig. 1, the basic measuring principle of a Biegekopp lers, as z. B. is specified in US 5,040,866, illustrated again. In Fig. 1, an optical waveguide LW1 is brought into a curved path with the aid of a preferably circular cylindrical bending beam or bending mandrel BK1. Light components of an optical signal SI1 guided in the optical waveguide LW1 in a first signal transmission direction are coupled out along a curvature section AB of the optical waveguide LW1. This coupling section AB is preferably symmetrical with respect to the total length of the optical waveguide curvature section. In Fig. 1, the circular arc-shaped coupling-out section AB is arranged in the angular area between the two radial marking lines A1 and A2. It is axisymmetric with respect to the dash-dotted center line RA of the Winkelbe range between the two marking lines A1 and A2. Light beams LS1 with LSn emerge one after the other in the tangential direction along the coupling-out section AB. Here, their light output decreases successively, since starting with the first output light beam LS1 after each further output light beam, the light output of the optical signal SI1 guided in the optical waveguide LW1 is continuously reduced. In Fig. 1, this local distribution P of the light output of the outgoing light beams len LS1 with LSn is also shown. On the one hand, with a small bending radius, more light output can be coupled out of the optical waveguide LW1. On the other hand, if the bending radius is too small, there is a risk that the optical waveguide will be kinked or even destroyed. For this reason, a compromise between the choice of the bending radius and the degree of the light output coupled out is expediently sought. In particular, experience has shown that short-term bending of commercially available optical fibers up to a radius of approximately 3 mm is relatively harmless and does not damage the optical fiber.
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.In this known bending coupler BK1 from FIG. 1, it is difficult in practice to measure the outcoupled light beams LS1 with LSn with the aid of a detector LE1 in the outcoupling area of the optical waveguide LW1 to a large extent with little loss, that is to say all the outcoupled light beams LS1 with LSn with the detector To be able to record LE1. Because this would require a very large-area detector, which would at the same time be arranged as close as possible to the optical waveguide curvature section directly in the beam path of the light beams LS1 with LSn. The arrangement and construction of such a detector is such. B. by the curved course of the optical waveguide coupling section AB and the limited space available in the bending coupler BK1. Since the price of the detector increases in proportion to its detector area, such a large-area detector would be very expensive. This problem applies in particular when measuring the light emitted from an optical fiber ribbon, since several individual optical fibers are located next to one another in parallel and would require an even larger receiving area for the detector. With a 12-fold ribbon with 12 optical fibers, this would be e.g. B. in particular a detector with a diameter of about 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.On the other hand, if you only use one small area detector (as in US 5,040,866) the Ge drive that the light output losses between decoupling place and detector become impermissibly large, so that the up total light output of the total individual light powers of the individual light beams LS1 given with LSn if too low for further processing and evaluation would be.
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. 2 shows schematically in cross section a so-called symmetrical bending coupler BK1 *, as specified in US 5, 078,489, and can be measured with the light signals from two transmission sides. In contrast to FIG. 1, the bending coupler BK1 * has a further, additional detector LE1 * symmetrical to the first detector LE1 in the region of curvature of the optical waveguide LW1. This detector LE1 * is designed analogously to the detector LE1 and is arranged in the left half of the curvature region of the optical waveguide LW1 opposite the detector LE1. It is positioned in mirror image with respect to the dash-dotted center line RA of the optical waveguide curvature section AB to the detector LE1. With the help of the detector LE1 * along the curvature section AB from coupled light beams LS1 * with LSn * another optical message signal SI1 * can be detected, which is guided in the opposite direction to the optical signal SI1 in the optical waveguide LW1. For the measuring method described in US 5,078,489, the two detectors are activated one after the other in time. For the two transmission directions of this known damping measurement system, a total of two detectors are required, which is very complex and costly.
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. Fig. 3 shows schematically a perspective view of a first embodiment of a Biegekopp lers BK2. The bending coupler BK2 has a spherical optical mirror body KU. This three-dimensional spherical body KU is preferably arranged in the space between the curved optical waveguide LW1 and the detector or receiving element LE1. It is preferably solid out. For him, in particular, a material is selected such that the light rays can be coupled out of the curved light waveguide with as little loss as possible. Without such a medium, there would be the following problem: When a light beam hits the interface between an optically denser and an optically thinner medium - such as when transitioning from optical fiber coating to air - the respective light beam is broken away from the solder of this interface. This leads to the fact that total reflection occurs from a so-called critical angle of incidence, that is to say these light beams could not be coupled out of the optical fiber during the transition from the optical waveguide coating to air. For this reason, the spherical body is expediently formed from an optically transparent material which preferably has a refractive index similar to that of the glass fiber cladding (= coating) of the optical waveguide LW1. Plexiglass, transparent optical casting resins and glass itself are particularly suitable as materials for the optical body.
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.The outer surface of the optical mirror body, such as. B. the spherical body KU in Fig. 3, is with a mirror coating such. B. VSF coated such that inwards, inside the body into a mirror effect is effected, ie light rays in the interior of the spherical body KU are reflected on the inwardly mirrored outer boundary surface towards the inside. Such mirroring can be brought about, for example, by evaporating an aluminum or gold layer onto the outer surface of the optical body. In this way, the mirrored optical body can be manufactured very easily and inexpensively. It may be particularly expedient to form the desired coupler shape with the aid of an injection molded part which has a predeterminable cavity or a chamber, each with a mirrored inner surface. For the reasons mentioned above, this mirrored cavity is expediently poured out with a transparent casting resin. With the help of this manufacturing variant, a further cost reduction can advantageously be achieved. In addition, any shape of mirrored body (mirror body) can be realized in this way, in particular those as shown in FIGS. 11, 16, 18 and 19 and 20.
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 the mirrored ball KU of FIG. 3, a bulge or receiving trough UEF for receiving the optical waveguide LW1 and a bending element, in particular the circular cylindrical bending beam or mandrel BD1, is embedded or preferably ground in. A partial body is thus cut out of the mirrored ball KU in such a way that a receiving depression or receiving trough is formed with a curved inner contour, in particular an arcuate section-like inner contour. The receiving trough UEF thus has a curved, arcuate inner surface that is not mirrored. The optical waveguide LW1 is pressed into it with the help of the movable bending beam BD1 and thereby brought into a curved path. In particular, the optical waveguide LW1 runs in the form of a circular arc section between the bending beam BD1 and the receiving trough UEF. The ver mirrored spherical body KU is thus simultaneously formed as a receiving part for the optical waveguide to be measured LW1 and interacts with the bending beam BD1. The inserted fiber optic cable LW1 with its two curvature sections defines a position level. The position level for the optical waveguide is chosen in particular in such a way that an imaginary, meridional sectional plane can be placed through the ball-shaped body KU, ie the position level of the optical waveguide LW1 preferably coincides with the median plane of the ball KU. This median positioning of the optical waveguide LW1 preferably also applies to the mirror bodies shown at 20 in FIGS . 11, 16. Any existing additional optical fibers are in parallel parallel planes with which imaginary, sagittal longitudinal sections can be placed through the respective mirror body.
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.In Fig. 3, the detector or the receiving element LE1 is preferably positioned in the half of the sphere which is assigned to the respective signal input side of the bending coupler BK2. The detector in particular has a flat, light-sensitive surface. A photodiode is preferably provided as the detector. In FIG. 3, for example, the optical signal SI1 * in the optical waveguide LW1 comes from the right half of the image to the bending coupler BK2. The receiving element LE1 of FIG. 3 is then preferably assigned to the right half, ie the input half of the bending coupler BK2 and thus to the side of the bending coupler to which the optical signal SI1 * in the optical waveguide LW1 runs. In particular, a partial body is cut out of the mirrored ball KU in such a way that the receiving element LE1 is accommodated inside the imaginary solid ball KU who can. In Fig. 3, for example, a quarter-Ku gel is cut out in that half of the ball, which is assigned to the input side of the incoming signal SI1 * in the bending coupler BK2. In Fig. 3 there is approximately in the fourth quadrant of the ball KU a recess UAF (when viewed counterclockwise). The cut surface of this recess or recess UAF is not reflected, so that light rays can exit there. Furthermore, it can also be expedient to provide a bore in the solid ball KU in which the receiving element LE1 can be arranged. In this way it is possible that Emp catch element LE1 preferably within the imaginary sphere boundary, that is to say in the interior of the mirrored sphere KU. As a result, a particularly space-saving, compact arrangement is formed. The bending coupler BK2 is therefore suitable in an advantageous manner for installation as a self-contained measuring or structural unit in a splice measuring device or attenuation measuring device.
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.The spherical body KU and the receiving element LE1 can NEN expediently embedded in a holder HT or be integrated. The holder HT is preferably on it Top designed so that they ver the receiving trough UEF lengthened or supplemented so that the optical waveguide LW1 kinks can be brought freely into its curved path.
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.From the guided in the optical waveguide LW1, coming from the right coming optical signal SI1 * - as explained in FIGS . 1 and 2 - light components are essentially coupled out with tangential radiation directions along the optical waveguide curvature section. The area in which the light rays are emitted into the preferred direction lies in FIG. 3 in the left half of the sphere, ie essentially in the area of curvature below the left half of the optical waveguide section.
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. 4 shows a three-dimensional representation of the beam characteristic of an individual light beam when it is coupled out of the optical waveguide LW1 of the bending coupler BK2 of Fig. 3. In Fig. 4 the mirrored ball KU has been omitted, that is, its influence on the beam path decoupled light beams are initially disregarded for a more professional view. From a coupling point z. B. at the beginning of the optical waveguide curvature section, a conical radiation field SK tan is coupled out to the local optical fiber central axis. The respective outcoupled light beam thus has a widening angle SB when viewed in the radiation direction, with which the light beam widens starting from its decoupling location. In practice, an expansion angle between 5 and 20 °, in particular around 10 °, has been measured.
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. 6 shows the radiation pattern of the radiation cone SK egg nes any light beam according to FIG. 4 now under the influence of the spherical, mirrored body KU in the bending coupler of Fig. 3. The drawing plane of Fig. 6 results in a section perpendicular to the drawing plane of Fig. 3 as along a decoupled light beam. It thus lies in an image plane which is transverse, in particular perpendicular, to the position plane of the optical waveguide LW1 in FIG. 3. The position level of the optical waveguide LW1 is spanned and defined by the halves of its curvature section. The Be trachtungsweise of Fig. 6 is thus as if viewed from above through the non-mirrored receiving trough UEF on the transparent body KU the bending coupler BK2 of FIG. 3. For clarity, each weils shown only the outer beams, i.e., the boundary of the emission cone SK of FIG. 6 in FIG. 6. At a Auskop pelort along the curvature section of the optical waveguide LW1, a light beam emerges with the conical radiation field SK. It enters the transparent interior of the externally mirrored sphere KU through the unmirrored inner surface of the receiving trough UEF and spreads there in a straight line until it finally meets the internally mirrored outer boundary surface AKU of the sphere KU. The Lichtwel lenleiter LW1 is arranged such that in the sectional view plane of Fig. 6, the central axis of the ausekoppel th light radiation cone SK in the radial direction to the curved boundary surface AKU of the spherical body AKU. The boundary surface AKU appears in the sectional image plane of FIG. 6 as a line of a circular arc section. In Fig. 6, the central axis or beam center of the radiation cone SK is shown in dashed lines and designated VL. With respect to the central axis VL, the radiation cone SK is thus rotationally symmetrical. It can be seen that with such a geometrical arrangement of the radiation cone SK with respect to the spherical mirror KU, a concentration or focusing of the radiation cone SK in the direction of the receiving element LE1 is made possible. The radiation cone SK initially widens as it travels in the transparent sphere from the inside of the optical waveguide LW1 to the mirrored boundary surface AKU of the sphere KU. It is then reflected there in such a way that a radiation cone KSK narrowing, ie tapering, in the direction of the receiving element LE1 results. The reflected radiation cone KSK is additionally drawn into the sectional image plane of the radiation cone SK of FIG. 6 for a better illustration of the radiation-geometric properties of the spherical body KU. Viewed spatially, the reflected radiation cone KSK preferably runs in a sectional plane which is different from the plane of the drawing in FIG. 6 and which is perpendicular to the plane of the optical waveguide LW1 in FIG. 3 and perpendicular to the plane of the figure and which also includes the plane of the detector LE1. Because of the curved outer boundary surface AKU, which is mirrored towards the center of the sphere, it is thus possible to focus each individual light beam on the receiving element LE1. This focusing or concentration of each individual outcoupled light beam on a common, locally limited Schnittbe area, in which all outcoupled light beams overlap each other, can particularly advantageously reduce the detector area of the receiving element. Since the radiation cone SK falls "symmetrically" on the boundary surface AKU, a symmetrical radiation cone KSK also results for the reflected light beam. Since Fig. 6 shows the entire beam path of a decoupled light beam on its way - starting from the optical waveguide LW1 to the mirrored boundary surface of the ball KU and on its re reflection path to the detector LE1 at the same time in a single plane, here runs in Fig. 6 the right inflected radiation cone KSK within the outer contact zone of the incoming radiation cone SK. The reflected radiation cone KSK is essentially axially symmetrical with respect to the dashed center axis VL of the incident radiation cone 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. 7 illustrates the beam geometry or the beam course for n light beams LS1 coupled out from the optical waveguide LW1 with LSn in the mirror system of FIG. 3 in a drawing plane, which is in a section along the position plane of the optical waveguide LW1 through the bending coupler BK2 from Fig. 3 results. The position plane of the optical waveguide LW1 is determined by the course of its central axis in its two halves of the curvature section. Fig. 7 shows a sectional view of a side view of the bending coupler BK2 of Fig. 3. Here, the optical fiber LW1 is preferably positioned such that the cut with its positional plane goes through the center of the ball KU, ie there is a meridional section through the Sphere center (= median plane). For the sake of simplicity in the drawing, the light beams emerging successively along the curvature section of the optical waveguide LW1 were each represented only at an angular distance of 5 ° and in each case only by a tangential beam. In reality, of course, any number of beams emerge from the bending area of the optical waveguide LW1 with a geometrical beam shape such as SK in FIG. 4. The light beams LS1 with LSn are reflected on the mirrored edge, that is to say in the sectional view of FIG. 7, on the arc section AKU mirrored on the inside in such a way that their reflected beams RS1 with RSn are bundled, ie focused, in a common focusing area. The light-sensitive element LE1 is positioned there. The mirrored ball KU of FIG. 3 thus acts for the light beams LS1 with LSn in the manner of a hollow mirror system filled with transparent material, which merges their reflected beams RS1 with RSn in a common focal zone. Because due to the spherical symmetry, the reflected light rays RS1 with RSn converge in a focussing area, preferably in the interior of the mirrored circular section line AKU. For the substantially true-to-scale imaging geometry of FIG. 7, a spherical radius of approximately 12.5 mm was preferably used.
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. 8 shows an overlay diagram of the individual light powers of the reflected light rays RS1 with RSn of Fig. 7, which illuminate the light-sensitive surface of the detector LE1, so that a so-called spot diagram is formed. In this diagram, one looks practically through the surface of the detector LE1, that is, the leaf plane of FIG. 8 is the detector surface here. Since each light beam LS1 with LSn from FIG. 7 represents a real beam cone, a light spot, that is to say a light spot, is obtained for each light beam RS1 with RSn detected and recorded with the detector LE1. By superimposing these light spots, the overall light spot diagram formed in FIG. 8 results. Those light rays, which are essentially imaged onto the detector surface with a vertical direction of incidence, appear in the spot diagram of FIG. 8 as dark, sharp, approximately circular light spots such as e.g. B. LF1 with LF3. On the other hand, those light rays that fall obliquely onto the detector surface illuminate the detector surface with an unsharp, blurred light spot, which is preferably drawn out in an oval shape. The area hatched in the figure ALSn identifies that part of the total radiation which originates from the last light beam LSn in the coupling-out area. This area makes only a very small contribution to the intensity of the total radiation and can therefore be neglected. If this area ALSn is neglected, only the bordered area BR1 is hit or illuminated by the light beams LS1 with LSn-1. This corresponds to a detector surface of only 0.4 mm in diameter. This means that a detector with a diameter of approximately 0.5 mm is already sufficient to ensure a perfect, ie largely low-loss recording of the total intensity of the outcoupled light beams.
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. Fig. 9 shows the typical directional characteristic of a photodiode as a detector. It can be seen that as the angle of incidence ϕ increases on the detector surface (calculated from the perpendicular), the relative sensitivity RE of the detector decreases sharply. In the embodiment of FIG. 7, the maximum angle of incidence (calculated from the perpendicular) on the detector surface is approximately 45 °. According to FIG. 9, this corresponds to a minimum relative sensitivity of approximately 0.75. In practice it has been shown that this is sufficient for the most common applications. In Fig. 7, the maximum angle of incidence from the plumb is additionally indicated at 45 °. In the embodiment example of FIG. 7, this angle of incidence results for the last light beam LSn on the detector surface.
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.Of course, the possible radii of the reflective spherical optics as well as the distances from the bending element and mirror to the detector can be adapted and optimized for the respective application. FIGS. 14 and 15 ge genüber Fig. 3 modified bending coupler BK21, BK22 is, in each of which the arrangement of optical fiber, mirror and detector is changed. The sectional image planes of FIGS. 14, 15 are formed in accordance with FIG. 7. In order to be able to achieve a maximum efficiency of the detector, one tries in practice to let the beams hit the detector as vertically as possible. This also shows the directional characteristic of FIG. 9, in which, at an angle of incidence of 0 ° from the perpendicular, there is a relative sensitivity of 1, that is, a perpendicular (perpendicular) on the detector surface is assigned a maximum relative sensitivity of 1 .
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 the decoupling arrangement of the bending coupler BK21 of FIG. 14, the optical waveguide LW1 and the receiving element LE1 are arranged with respect to the internally mirrored, circular arc-shaped boundary line AKU of the ball KU that only has a maximum angle of incidence of 30 ° (calculated from the perpendicular) the detector is approved. According to FIG. 9, this corresponds to a minimum relative sensitivity of approximately 0.9. This means that with this arrangement, compared to the beam path shown in FIG. 7, an improved efficiency of the photodiode of the detector LE1 can be achieved.
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. FIG. 15 shows another example of a bending coupler BK22 modified from FIG. 7. Here the detector is positioned approximately in the center of the bending coupler BK22, that is to say in the center of its circular arc-shaped boundary line AKU. Its detector surface is arranged essentially perpendicular to the position plane of the optical waveguide LW1 and is perpendicular to the imaginary tangent at the center of the optical waveguide curvature section. The detector LE1 therefore extends in the vertical direction in FIG. 15. It is positioned and aligned in such a way that its detector surface forms a plane of symmetry with respect to the left and right half of the optical waveguide curvature section. This results in a symmetrical bending coupler as in FIG. 2, which can detect light beams from both transmission directions simultaneously and in the same way. For this purpose, the detector LE1 has two opposing light-sensitive receiving surfaces.
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.In the arrangements according to FIGS. 14 and 15, too, a single, small-area detector is sufficient for the greatest possible total detection of the output light intensity. It can be seen that the bending coupler in the mirror system accordingly FIG. 3 can be used very flexibly or variably in a variety of practical situations.
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.With the bending coupler BK2 of Fig. 3, the total intensity of coupled light beams from several optical fibers - such as the optical fibers of an optical fiber ribbon - can be detected largely with low loss in an analogous manner. The sectional image plane of FIG. 7 then shows the beam path of the outcoupled light beams for only one, e.g. B. preferably in the ribbon centrally arranged optical fiber LW1. In this sectional image plane, the largest radius of curvature of the boundary surface AKU of the ball KU is assigned to the optical waveguide LW1, that is to say the optical waveguide LW1 lies approximately in the sectional image plane which also includes the center of the sphere (= median plane). The remaining optical fibers of the ribbon are then arranged symmetrically with respect to this in parallel in the Fig. 7 is not visible La geebenen before and / or behind the drawing plane of Fig. 7 in layers as well. 7 positioned parallel to it in front of and behind the position plane of FIG. 7 are due to the spherical mirror arrangement in their sagittal sectional planes boundary lines with smaller and smaller radii of curvature, ie the larger curvatures of the ball, the further they are from the central position plane of Fig. 7 are removed. The further from the respective boundary surface assigned to the optical waveguide from the central position level of FIG. 7 with the optical waveguide LW1, the greater the focusing effect for the respective “off-center” positional plane.
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.At the same time, however, this means that when a ver mirrored ball is arranged symmetrically to the sheet plane of FIG. 7 with the optical waveguide LW1, the light rays of the outer optical waveguide in the ribbon meet asymmetrically on the spherical surface. This is illustrated by way of example in the sectional image plane of Fig. 6, which extends perpendicular to the lying plane of Fig. 7. In order to clarify the beam-geometric properties of the mirrored sphere KU, an additional optical waveguide LW11 * is also shown with dash-dotted lines. This optical waveguide LW11 * is parallel to the longitudinal extension of the optical waveguide LW1. In contrast to the optical waveguide LW1, however, a radiation cone SK * decoupled from the optical waveguide LW11 * no longer runs radially towards the curved boundary surface AKU with its central axis VL *, ie the radiation cone SK * no longer applies symmetrically with respect to its central axis VL * on the AKU ball boundary surface. As a result, his radiation cone KSK * reflected on the boundary surface is no longer reproduced symmetrically, but is slightly distorted. Nevertheless, the radiation cone SK * is reflected due to the spherical curvature on the internally mirrored outer edge surface of the ball KU that a tapered, focused radiation cone KSK * is formed. The mirrored outer surface of the ball KU thus also brings about a focusing of the radiation cone SK * coupled out of the optical waveguide LW1 *. Due to the curvature of the spherical surface AKU, the reflected radiation cone KSK * can be directed at least approximately in the direction of the reflected radiation cone KSK and thus a bundled total radiation field can still be generated. The reflected radiation cone KSK * therefore no longer runs symmetrically within the radiation cone SK *, but is inclined towards the center line VL * in the direction of the radiation cone KSK. In this way, it is also possible to focus or concentrate the out-coupled light beams of a plurality of optical waveguides lying next to one another, such as an optical waveguide ribbon, on a locally limited area. It is therefore possible to focus the coupled light beams of several optical fibers onto a relatively small-area receiving element. This focusing effect by the mirrored ball KU is illustrated in FIG. 6 only for the two lightwave conductors LW1 and LW11 *. The two reflected radiation cones KSK and KSK * converge so that a small area detector is sufficient to detect both radiation cones. This focusing imaging geometry naturally also applies in an analogous manner to more than two optical fibers lying next to one another.
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. Fig. 10 illustrates the imaging conditions for the optical fibers of a twelve-fold ribbon, that is a light waveguide ribbons with twelve optical fibers of a hand with the bending coupler BK2 of Figure 3 spot diagram obtained.. The area hatched in FIG. 10 with the designation BLSn is only caused by the last decoupled, low-intensity light beam LSn of the respective optical waveguide. All other light rays of the twelve optical waveguides strike in the bordered area BR2. Each individual optical fiber contributes to this area BR2 with a separate radiation field, so that accordingly the order of the adjacent optical fibers in the ribbon twelve radiation fields are lined up side by side on the detector. In the spot diagram of FIG. 10, e.g. B. six separately adjacent accumulation light spots AF11, AF12, AF13, AF14, AF15, AF16 in the left half of the image and six individual accumulation light spots AF21, AF22, AF23, AF24, AF25, AF26 in the right half (each from the inside counted to the outside) visible, which can be assigned to the twelve optical fibers. Since the outcoupled light rays of the outer optical waveguide of the ribbon - as illustrated in FIG. 6 - are mapped asymmetrically onto the associated spherical boundary surface, there is a distortion of their associated light spots. In FIG. 10 therefore run for. B. the light spots AF16 *, AF26 *, which originate from the lying in the ribbon lying on the outside optical fibers, curved. Light rays from those optical fibers which are housed essentially centrally in the ribbon and positioned so that with their position planes spanned by their halves of the curvature section, approximately a meridional section can be placed through the ball (= median-level sections), as shown in Fig. 6 explained) in each case mapped essentially symmetrically onto the assigned, internally mirrored boundary line of the ball and reflected symmetrically. In Fig. 10, the light spots such as. B. AF11, AF21 such optical waveguide relatively low distortion.
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.The border BR2 of FIG. 10 includes an illuminated area approximately 3 mm wide and approximately 0.3 mm high. There is therefore preferably an illuminated surface with an approximately narrow rectangular strip shape, in particular a special line shape, since there are several optical waveguides lying next to one another in parallel. The extent of the overall intensity distribution within the boundary line BR2 is thus larger in a direction parallel to the imaginary, straight-line connecting line of the fiber optic fiber cores in the ribbon in a direction perpendicular to the common axial positional plane of the optical fiber in the ribbon.
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. 11 shows schematically a perspective view of a modification of the bending coupler according to Fig. 3. The bending coupler BK3 of Fig. 11 has a mirrored, cylindrical body ZY instead of the mirrored ball body KU of Fig. 3. This mirrored cylinder ZY is arranged as in FIG. 3 in the space between at least one optical waveguide to be measured and the associated receiving element. Analogously to FIG. 3, the cylinder body ZY has a bulge or recess AN with a rounded, in particular spherical, inner contour. This inner surface is not reflected, so that a there with the help of the bending beam BD1 pressed light waveguide ribbon BL light rays in the filled with transparent material inside the Zylinderkör pers ZY can. For this transparent material, a refractive index largely corresponding to the optical waveguide coating and / or the ribbon coating sheath is preferably selected. The ribbon BL here in FIG. 3 has, for example, three optical fibers LW1, LW11 * and LW21 *. The optical waveguide LW1 extends in essence along the central axis of the ribbon BL, while the two optical fibers LW11 *, LW21 * lie in the ribbon outside and extend largely parallel to the central optical waveguide LW1. The optical fibers of the ribbon are mechanically connected to one another with the help of a common outer sheath AH. The outer shell AH is, in particular when viewed in cross section, essentially flat and rectangular. The optical waveguides LW1, LW11 *, LW12 * are preferably embedded in plastic material which rests on them and covers them together. The outer shell AH is only partially shown in FIG. 11 in the left half of the figure and has been left out of the rest of the figure for the sake of clarity. The optical fibers LW1, LW11 * and LW21 * are inserted into the receiving trough AN in such a way that they are assigned with their longitudinal extent to the circular cylindrical boundary surface VZY between the end surfaces VEF1 and VEF2. The cylinder body ZY bridges the space between the curved optical fibers LW1, LW11 *, LW12 * of the ribbon BL and the receiving element LE1. The receiving element is arranged in the interior of the cylinder ZY. For this purpose, as in FIG. 3, a sector-shaped cylinder segment in the fourth quadrant has preferably been cut out or ground out of the cylinder body ZY. The cut surfaces of the recess DAN thus formed are thus not mirrored, so that light can be coupled out in the direction of the detector LE1. The rest of the outer surface of the cylinder body ZY is mirrored inwards, that is to say in detail its circular cylindrical surface in the circumferential direction and its two circular opposite end faces VEF1 and VEF2, which form the lid and the bottom of the cylinder body.
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. Fig. 5 shows the beam path of a single light beam in a cylindrical mirror body without taking into account the mirrored end faces VEF1, VEF2. The representation corresponds to that of FIG. 6. The radiation cone ZS1, for example coupled out of the optical waveguide LW1, and its radiation cone ZS1 * reflected on the mirror surface VZY of the cylinder are simultaneously shown in a common sectional image plane. For the sake of simplicity, the respective radiation cone ZS1 or ZS1 * is only indicated with its marginal rays. The radiation cone ZS1 widens on its way from its decoupling point on the optical fiber LW1 to the mirrored boundary surface VZY. There it is reflected and continues to widen conically on its way to the detector LE1, which means that there is a continuous beam expansion. The two radiation cones ZS1, ZS1 * preferably meet the cylindrical boundary VZY in such a way that their central axis ZL shown in broken lines in the image plane of FIG. 5 is substantially perpendicular to the cylindrical boundary line VZY. The radiation cone ZS1 illuminates the cylinder surface VZY in a rotationally symmetrical manner with respect to its central axis. Its reflected radiation cone ZS1 * is reflected symmetrically by the VZY boundary line, since it runs in a straight line. For this reason, identical imaging ratios also result for the outcoupled light rays of the two outer optical waveguides LW11 *, LW21 *, which are arranged essentially parallel to the optical waveguide LW1.
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.In order to achieve that an expanding, reflected radiation cone such. B. ZS1 * can still be focused on the detector LE1, the circular end faces VEF1, VEF2, that is, the cover and bottom of the cylinder ZY, are also mirrored inwards. FIG. 13 illustrates, the resulting beam geometry in a Schnittbilddar position of the cylindrical body ZY of Fig. 11, corresponding to the representation of Fig. 6. The consideration is from above on the cylindrical body ZY of FIG. 11 along its cylindrical boundary surface VZY. Since the inner-walled end surfaces VEF1 and VEF2 border the radiation field of the reflected radiation cone on both sides, the total radiation field of the z. B. three optical fibers LW1, LW11 *, LW21 * in a defined manner be limited. The maximum beam width of the total radiation field is then at most equal to the distance H between the end faces VEF1 and VEF2. This distance H corresponds to the height of the cylinder body ZY. In FIG. 13, for example, the light emission cone or the coupling-out radiation field ZS11 represented in the ribbon BL lying outside of the optical waveguide LW11 * emerges and is reflected on the cylindrical boundary surface VZY accordingly in FIG. 5. The cylindrical boundary surface VZY appears in the sectional image plane of FIG. 13 as a straight boundary line. The radiation cone RSZ11 reflected there is only indicated with its outer boundary lines RS11 * and RS12 *. Since the radiation cone ZS11 continues to widen even after its reflection on the cylindrical surface VZY, its outer edge ray RS11 strikes the mirrored end surface VEF1, for example. From there it is directed back into the interior of the lateral boundary of the body VY formed by the two end faces VEF1 and VEF2. In this way, the beam width of the reflected light beams of the individual optical waveguides LW1 with LW4 of the ribbon BL is limited. Ge, compared to the spherical body KU of FIG. 3, the cylindrical body ZY is characterized in particular by the fact that the radiation fields of external optical waveguides are shown with little distortion, so that there are similar, symmetrical radiation cones for the outcoupled light beams of all optical fibers. Because of the predetermined distance H of the two mirrored end faces VEF1, VEF2 from one another, the width of the detector can thus also be kept particularly small in a simple manner.
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. FIG. 12 shows the spot diagram associated with FIG. 13 for a twelve-fold optical waveguide ribbon. The detector width is plotted in the vertical direction, the detector height in the horizontal direction. The boundary line BR3 between the two mirrored end faces VEF1 and VEF2 shows the detector area that has been struck by the light rays of the optical waveguide of the ribbon. The area that is illuminated by the last decoupled light rays from the optical waveguide of the ribbon is again marked by hatching and labeled CLSn. Due to the low intensity of the light rays last coupled out, this illuminated area CLSn can be neglected. The area defined by the border BR3 extends preferably in the form of a narrow stick-shaped strip, in particular in a line. In FIG. 12, it has a width of approximately 0.3 mm and a height of approximately 3.5 mm, so that the required detector area is only 0.3 mm by 3 mm, ie the detector LE1 can be particularly narrow be trained.
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.With the flex coupler BK3 according to FIG. 11, it is of course also possible in particular to measure only on a single optical waveguide. Then there are the radiation geometrical mapping ratios such. B. for the light waveguide LW1 in FIG. 11th
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. 16 shows a perspective view of a bending coupler BK4 modified to FIG. 3. This bending coupler BK4 has a mirrored, spherical lens VL1 instead of the mirrored ball KU. This mirrored lens VL1 in turn also serves as a receiving part for the optical waveguide LW1 to be measured. For this purpose, analogously to FIG. 3, a trough-like bulge ABU is provided in the top of the lens VL1, which is not mirrored. The optical waveguide LW1 is pressed into it with the aid of the bending mandrel BD1 and brought into a curved path. Preferably, the recess in the lens is designed such that the Lichtwel lenleiter LW1 comes to lie on the inner contour in the form of a circular arc section and is held there by the bending beam BD1. The receiving element LE1, in particular a photodiode, is assigned to the underside of the mirrored lens VLI. The mirrored lens VLI is cut off on the underside. This results in a lens-shaped, non-mirrored cut surface USF on the underside of the lens VLI. The receiving element LE1 is attached with its active detector surface directly adjacent to this interface USF.
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. FIG. 17 shows the mirrored lens VLI from FIG. 16 in a schematic longitudinal sectional illustration with a section along the position plane of the optical waveguide LW1 through its center, which corresponds to the illustration from FIG. 7. The position plane of the optical waveguide LW1 is spanned by the halves of its curved section. The two internally mirrored edge halves VLI1 and VLI2 of the lens VLI are each composed of two circular arc sections. These circular arc sections are curved opposite to each other and have essentially the same radius of curvature. Assembled, they form an axisymmetric mirror system, that is, the left lens shell half VLI1 is axially symmetrical with respect to the symmetry axis SA to the right shell half VLI2. In the cross-sectional image of FIG. 17, the lens thus has an egg-shaped geometry and an upper and lower tip SP1, SP2 where the lens halves VLI1, VLI2 meet. This axisymmetric mirror system makes it possible to direct the decoupled light beams of both a signal in the outward direction and a signal in the opposite direction in a similar, in particular identical manner to a single detector. The outcoupled light rays from the SI1 signal in the forward direction and the outcoupled light rays of the SI1 * signal in the opposite direction experience essentially the same beam path, that is to say the beam geometry in the left-hand as well as in the right-hand lens half is of identical and mirror-symmetrical design. This symmetry is indicated using the dash-dotted line of symmetry SA. The lens VLI extends along the symmetry line SA of FIG. 17 with a greater length than in a plane perpendicular to the position plane of the optical waveguide LW1, ie the extent of the lens VLI is greater along its median plane than in its equatorial or transverse plane. From the optical signal SI1, which runs in the optical waveguide LW1 in the transmission direction from left to right in FIG. 17, light beams LS1 with LSn are each essentially tangential at their respectively assigned coupling-out location along the optical waveguide curvature section in the direction of the right lens half VLI2 uncoupled. They spread in a straight line in the transparent interior of the lens VLI and are mirrored or reflected on the right, mirrored border line VLI2 of the lens VLI. The reflection takes place due to the spherical curvature of the mirrored border VLI2 in such a way that the reflected light rays RS1 are focused or focused with RSn in the direction of the detector LE1. The detector LE1 is preferably located in the common focusing area of the receiving radiation fields for the forward and backward direction, that is, where the light beams of the two radiation fields converge with the smallest cutting space. For the light beams LS1 * with LSn *, which are partially decoupled from the optical signal SI1 * in the opposite direction in the optical waveguide LW1, the mirror-image pattern essentially results in the same radiation-geometric pattern. The light beams LS1 * with LSn * each emerge essentially tangentially along the optical waveguide curvature section in the direction of the left mirrored boundary surface VLI1. There they are mirrored and focused in the direction of the detector LE1. The reflected light beams are provided with the reference symbols RS1 * with RSn *. In FIG. 17, the receiving radiation fields of the way as well as the surfaces opposite direction in each case only with the help of a certain, Endli number of light beams LS1 to LSn and are indicated * LS1 to LSN *. Of course, any number of light rays emerge along the optical waveguide curvature section. Each light ray shown in FIG. 17 represents a spatial radiation cone, such as that shown in FIG . B. is illustrated in FIG. 4. From the coupling locations along the optical waveguide curvature section are preferably selected in FIG. 17 such that the light beams z. B. be coupled out at an angular distance of about 5 °.
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.In FIG. 17, the detector is mounted inside the lens LE1 in VLI. This is made possible, for example, by providing the lens VLI with a bore from below along the axis of symmetry SA, into which the detector LE1 is inserted. Glass, plexiglass or a transparent casting resin is preferably used for the inside of the lens. These transparent lens materials are chosen so that they have a refractive index that matches the optical waveguide coating. The detector LE1 is essentially aligned so that its detector surface is parallel to a tangent in the middle of the optical waveguide curvature section. In Fig. 17, the detector LE1 extends substantially horizontally, so that the Sym metriaxisse SA through the middle of the optical waveguide curvature section is substantially perpendicular to the detector surface. With respect to this axis of symmetry SA, the detector LE1 is also arranged axially symmetrically.
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.With the help of such a symmetrically designed bending coupler lers BK4 can in particular use the attenuation measurement method according to the US 5,078,489 with only one detector per emp be carried out. Because with this measuring method light in succession from one and only then from coupled out the other transmission side.
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.The bending coupler BK4 from FIG. 16 can also be used in particular for measurements on a plurality of optical fibers, in particular on the optical fibers of a ribbon. This also results in a concentration of the light radiation fields of the optical waveguides on a single, small-area detector.
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. Fig. 18 shows a further bending coupler BK5 according to the invention, which instead of the spherical lens VLI of Fig. 16 now has a cylindrical lens ZLI, the outer surface of which is mirrored. In the upper tip of this cylinder lens ZLI analogous to the bending coupler BK4 of FIG. 16, a rounding AM is now provided for receiving several optical fibers such as LW1, LW11 *, LW21 *, in particular an optical fiber ribbon. This receiving trough AM preferably has a spherical inner contour. It interacts with the bending beam BD1 in order to bring the optical fibers LW1 with LW3 into a curved path. The optical waveguide LW1 with LW3 are assigned to the circular cylindrical boundary surface of the lens with its longitudinal extensions. At the lower tip of the cylindrical lens ZLI, the detector LE1 is arranged analogously to FIG. 16. For this purpose, the lower part of the cylindrical lens ZLI is preferably ground in such a way that there is a flat, non-mirrored coupling-out plane AE to which the detector LE1 is attached.
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.Due to the cylindrical shape of the lens ZLI, the same imaging conditions result for the received radiation fields of all optical fibers in layers in imaging planes lying one behind the other. The Strahlgeome trie in the imaging plane of the respective optical fiber such. B. LW3 corresponds to the beam geometry of 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.In this way, in particular the damping measurement method US 5,078,489 with only one detector per Recipient. Furthermore, there is a be particularly space-saving, compact arrangement of optical fibers tern, mirror system and detector, which are under one Use a variety of practical conditions in a simple manner leaves that. This is done sequentially on each individual Optical fiber measured, so is a selective attenuation determination for each individual optical fiber with only one egg enables a single detector.
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. FIG. 19 shows a schematic sectional image representation of the beam path of a further symmetrical bending coupler BK5, which, in contrast to the bending coupler BK4 from FIG. 16, is now formed aspherically in the sectional image plane of FIG. 17. (The representation corresponds to that of FIG. 17 for a section along the position plane of the optical waveguide through the center of such a mirror system. The position plane of the optical waveguide is determined by the course of the fiber core in the two halves of the curvature section.) In FIG. 19 an aspherical lens ASL is provided in the space between the curvature section of the optical waveguide LW1 and the detector LE1, which has an outer surface mirrored inward. Such an aspherical lens ASL can be constructed, for example, by assigning an individual, ie separate, planar reflection mirror to each location in FIG. 17 at which a single light beam is reflected. For the sake of clarity, only the plumb lines of these planar individual mirrors are shown in FIG. 19 and provided with the reference symbols SP1 with SPn in the right half of the image and with SP1 * with SPn * in the left half of the image. These individual mirrors can each be aligned independently of one another, ie individually in space, so that the light beams reflected by them LS1 with LSn or LS1 * with LSn * are focused as possible at one point on the receiving surface of the detector LE1 in FIG. 19 can. Through this individual alignment of the individual mirrors, a new, "ideally imaging" reflection location or point can be assigned to each incident light beam on the respective individual mirror. Since point focus is only in the sectional image plane of FIG. 19, when using an aspherical lens that is rotationally symmetrical to the axis of symmetry SA, a very narrow line of luminous spots is imaged as a superimposition of the real radiation cone of all light beams on the detector surface.
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.Furthermore, it is also possible, if necessary, to design the mirrored lens ASL instead of rotationally symmetrically with respect to the sectional image plane of FIG. 19 in all directions. With such a spherical lens in all directions, a concentrated, in particular essentially point-shaped, light spot can then be generated for the light beams of the respective optical waveguide. This makes it possible to focus all light beams on a very small, approximately wa point-shaped area of the detector.
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.These aspherical imaging geometries are of course also to an optical fiber ribbon portable. In the aspherical mirror system it is possible save one detector with the symmetrical bending coupler and additionally reduce the remaining detector area.
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.In Fig. 19 only a finite number of discrete light rays and their associated reflection mirror is shown. By interpolation, such as spline interpolation, the course of the actual spherical surface can then be determined in the space between the discrete reflection points obtained by the individual mirror alignment. The continuous, ie continuous, spherical surface determined in this way for FIG. 19 is additionally shown in FIG. 20 and provided with the reference symbol SPF or SPF *. The spherical surface appears as a line in FIG. 20, since the same approach as in FIG. 19 is chosen.
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.With the help of the mirror systems according to FIGS. 3 and 20, it is thus advantageously possible to reduce the detector surface of a receiving bending coupler in a variable manner and to adapt it to the circumstances. The following example illustrates in particular the saving effect that can be achieved with the aid of the bending coupler according to the invention:
When using a conventional symmetrical receive bending coupler z. As shown in FIG. 2 would be a 12X ribbon according to the measuring principle of US 5,078,489 round two detectors of about 3 mm diameter is required, for example for the selective attenuation measurement of the optical waveguide. This would correspond to a total detector area of approximately 14.1 mm². In contrast, when using the receiving bending coupler shown in FIG. 20 with the mirror system aspherical in all directions, one can get by with a single rectangle-shaped detector. A detector area of 0.5 mm by 3.5 mm is sufficient, which corresponds to a detector area of approximately 1.75 mm². In this example you can reduce the detector area by almost 88%. As a result, the manufacturing costs of the bending coupler can be significantly reduced in an advantageous manner.
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.Overall, with the bending couplers according to the invention according to FIGS . 3 and 20, it is thus advantageously possible to reduce the detector area of the receiving element by at least 40%, in particular between 60% and 95%, preferably between 65 and 80% compared to a bending coupler without a spike Gel system (as shown in FIGS . 1, 2) to reduce.
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. Furthermore, it may also be expedient to use the bending coupler according to the invention as shown in FIG. 3 with 20 for coupling light into one or more, ie at least one optical waveguide. For this purpose, instead of the detector in Fig. 3 with 20, a light source, in particular a laser diode is provided. The spherical mirror system of FIG. 3 is preferably suitable for coupling in light for measurements on a single optical waveguide. In other words, this means that the respective bending coupler is operated in the opposite way.
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.The coupling of light into the optical fiber to vice versa reversed path like at the reception enables in particular a essential low-loss light coupling and thus a ho effectiveness.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19521674A DE19521674A1 (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Curved coupler for measuring light signal from optical fibre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19521674A DE19521674A1 (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Curved coupler for measuring light signal from optical fibre |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19521674A1 true DE19521674A1 (en) | 1996-12-19 |
Family
ID=7764387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19521674A Withdrawn DE19521674A1 (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Curved coupler for measuring light signal from optical fibre |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19521674A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE1012531A4 (en) * | 1996-12-23 | 2000-12-05 | Nuvisions International Inc | Method and apparatus for monitoring the presence and management of light in fiber optic. |
DE10108303A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-22 | Deutsche Telekom Ag | Arrangement and method for detecting an optical signal on the long side of an optical fiber |
DE19952216B4 (en) * | 1999-10-29 | 2009-04-02 | Carl Zeiss Meditec Ag | Arrangement for power regulation and monitoring of radiation transmitted through one or more optical fiber (s) |
-
1995
- 1995-06-14 DE DE19521674A patent/DE19521674A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE1012531A4 (en) * | 1996-12-23 | 2000-12-05 | Nuvisions International Inc | Method and apparatus for monitoring the presence and management of light in fiber optic. |
DE19952216B4 (en) * | 1999-10-29 | 2009-04-02 | Carl Zeiss Meditec Ag | Arrangement for power regulation and monitoring of radiation transmitted through one or more optical fiber (s) |
DE10108303A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-22 | Deutsche Telekom Ag | Arrangement and method for detecting an optical signal on the long side of an optical fiber |
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