DE19708420A1 - Faseroptische Anordnung zur additiven Mischung von mehreren Lichtbündeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine faseroptische Anordnung zur additiven Mischung von mehreren Lichtbündeln, insbeson­ dere von Laserlichtbündeln, die unabhängig und getrennt voneinander in einzelnen lichtleitenden Kernen geführt wer­ den, wobei jeder der Kerne über eine Lichteintritts- und eine Lichtaustrittsstelle verfügt.

Bei der Wiedergabe von Bildinformationen, insbesondere im Bereich der Unterhaltung und der Information, werden zuneh­ mend Bilderzeugungseinrichtungen eingesetzt, bei denen Lichteffekte oder Bilder auf der Grundlage der Nutzstrah­ lung von Lasern erzeugt werden. Das betrifft sowohl Anla­ gen, die für den Einsatz im Freien als auch für den Einsatz in geschlossenen Räumen vorgesehen sind. So befindet sich eine erste Generation von Laserfernsehgeräten in der Ent­ wicklung, bei denen die Bilddarstellung auf der Grundlage von Laserstrahlung erfolgt.

Bei derartigen neuen Anwendungen der Lasertechnik, bei de­ nen die Nutzstrahlung eines Lasers im sichtbaren Spektral­ bereich liegt und mittlere Leistungen von mehreren Watt be­ nötigt werden, sind neue Sicherheitseinrichtungen erforder­ lich, die verhindern, daß Personen gefährdet werden. Eine Gefährdung besteht vor allem dann, wenn Personen unmittel­ bar in den Bereich der Laserstrahlung geraten können, ent­ weder durch eigene Unachtsamkeit oder wenn z. B. aufgrund von Störungen der Bilderzeugungseinrichtung der Laserstrahl unbeabsichtigt direkt auf eine Person gerichtet ist. Demzu­ folge verlangen sicherheitstechnische Bedingung, das mögli­ cherweise gesundheitsschädigende Laserlicht in Wellenlei­ tern zu führen. Lichtwellenleiter für Laserstrahlung sind in der Technik bekannt.

Andererseits erreichen insbesondere bei der Bildwiedergabe auf Großdisplays die verfügbaren Strahlungsquellen noch nicht die im Hinblick auf eine wünschenswerte Bildqualität erforderliche Lichtleistung. Zu einer Erhöhung der Strah­ lungsleistung, insbesondere für eine Laserstrahlung, sind aber die in der Technik bekannten Lichtwellenleitern nicht geeignet.

In der DE-OS 28 53 800 ist ein Richtkoppler zum teilweisen oder vollständigen Überkoppeln eines in den Kern eines Lichtwellenleiters eingestrahlten Lichtes auf den Kern ei­ nes zweiten Lichtwellenleiters beschrieben. Dabei verlaufen die Kerne, die in ein Medium mit einer gegenüber der Brech­ zahl der Kerne geringeren Brechzahl eingebettet sind, längs einer Koppelstrecke, sich praktisch berührend, parallel zu­ einander. Längs der Koppelstrecke, die 1 cm bis 2 cm lang ist, sind die Lichtwellenleiter in getrennten, gegeneinan­ der verschiebbaren Halterungen fixiert und an den Halterun­ gen ist eine Verschiebeeinrichtung mit vorwählbaren Vor­ schub zum Abstimmen eines Teilungsverhältnisses angeordnet.

Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Oberflächen­ koppler zur Signalaufteilung über die Mantelflächen der be­ teiligten Fasern. Die beiden Kerne der Fasern sind längs ihrer Berührungslinie, die etwa ein bis zwei Zentimeter lang ist, an der Oberfläche miteinander verschmolzen. In diesem verschmolzenen Bereich tritt eingespeistes Licht von einer Faser in die andere über. Diese Anordnung ist geeig­ net zur Kopplung von Strahlungen mit unterschiedlichen op­ tischen Informationen, nicht aber zur Addition von Strah­ lungsleistungen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine faseroptische Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Strahlquerschnitte einzelner, lokal getrennter Licht­ quellen zu einem zusammenhängenden Strahlquerschnitt zusam­ mengefaßt werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die lichtleitenden Kerne von einem gemeinsamen Mantel umschlos­ sen und innerhalb dieses Mantels nebeneinander verlaufend angeordnet sind, daß die Ausbreitungsrichtungen der Licht­ bündel in allen Kernen gleichsinnig sind, daß die Licht­ austrittsstellen aller Kerne in einer gemeinsamen, zur Aus­ breitungsrichtung senkrecht ausgerichteten Ebene angeordnet sind und daß der laterale Abstand zwischen jeweils zwei Kernen an den Lichtaustrittsstellen kleiner ist als der la­ terale Abstand zwischen den selben Kernen an den Lichtein­ trittsstellen. Mit dieser Anordnung ist es vorteilhaft mög­ lich, die von verschiedenen voneinander unabhängigen Licht­ quellen ausgehende Strahlung zu einer Austrittsstelle zu­ sammenzuführen und so eine hohe Strahlungsleistung auf ei­ ner relativ kleinen abstrahlenden Fläche zu konzentrieren. Um das zu erreichen, wird in jeden lichtleitenden Kern der erfindungsgemäßen faseroptischen Anordnung das Licht einer Quelle eingekoppelt und über den jeweiligen Kern zur Licht­ austrittsstelle übertragen. Die Strahlungsintensität an der Lichtaustrittsstelle der faseroptischen Anordnung kann vor­ teilhaft dadurch variiert werden, daß die den einzelnen lichtleitenden Kernen zugeordneten Strahlungsquellen ein­ zeln zu- oder abgeschalten werden. Die minimalste Strahlung an der Lichtaustrittsstelle ist dann verfügbar, wenn ledig­ lich das Licht einer Strahlungsquelle in einen dieser Strahlungsquelle zugeordneten Kernen eingekoppelt wird, die maximale Strahlungsleistung wird dann erreicht, wenn die Lichteintrittsstelle eines jeden Kernes mit einer Licht­ quelle verbunden ist. Insbesondere in Zusammenhang mit La­ serstrahlung kann die erfindungsgemäße faseroptische Anord­ nung dazu dienen, bei der Wiedergabe von Bildinformationen auf Großdisplays die Einzelbündel von Laserstrahlungen an der Lichtaustrittsfläche zusammenzuschalten, durch diese Zusammenschaltung eine größere Lichtleistung zu erwirken und damit das Betreiben von Displays größerer Abmessungen zu ermöglichen. Bei dieser Art des Zusammenschaltens von Lichtquellen treten im Gegensatz zu den bekannten inte­ griert optischen Lösungen weniger Lichtverluste durch das Ein- und Auskoppeln der Strahlung über ein- oder mehrere Linsensysteme auf. Auch der Justieraufwand, wie er bei op­ tischen Linsensystemen erforderlich ist, entfällt bei die­ ser Lösung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht dar­ in, daß der laterale Abstand zwischen den Umfängen der Kernquerschnitte an den Lichtaustrittsstellen gleich null oder angenähert gleich null ist. Hierdurch verschmelzen vorteilhafterweise die Strahlungen der einzelnen Kerne zu einem gemeinsamen Strahlquerschnitt höherer Strahlungslei­ stung. Der laterale Abstand zwischen den Kernquerschnitten sollte dem technologisch machbaren Minimum entsprechen. Die Kernquerschnitte können dabei kreisrund ausgeführt sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die äußere Kontur des Mantelquerschnit­ tes kreisrund ausgeführt ist und die Kerne radialsymme­ trisch zum Zentrum des Mantelquerschnittes angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich Vorteile sowohl in der Handhabung der faseroptischen Anordnung bezüglich der Ein- und Aus­ kopplung der einzelnen Strahlungen in die zugeordneten lichtleitenden Kerne und auch im Hinblick auf die Herstel­ lungstechnologie der faseroptischen Anordnung. Vorteilhaft können so drei Kerne vorgesehen sein.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zei­ gen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die faseroptische An­ ordnung in der Ebene der Lichteintrittsstellen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die faseroptische An­ ordnung in der Ebene der Lichtaustrittsstellen,

Fig. 3 ein Beispiel für den Verlauf der Kerne inner­ halb des gemeinsamen Mantels.

In Fig. 1 ist eine faseroptische Anordnung dargestellt, bei der drei einzelne lichtleitende Kerne 2 von einem gemeinsa­ men Mantel 1 umschlossen sind. Die Kerne 2 verlaufen inner­ halb des gemeinsamen Mantels 1 nebeneinander.

Fig. 3 zeigt den Schnitt A-A aus Fig. 1 durch den gemeinsamen Mantel 1; aufgrund des Schnittverlaufes ist in Fig. 3 nur einer der Kerne 2 zu sehen. Jeder der Kerne 2 verfügt über eine Lichteintritts- und eine Lichtaustrittsstelle; diese entsprechen jeweils den Stirnflächen am Anfang bzw. am Ende des jeweiligen Kernes. Die Lichteintrittsstellen aller Ker­ ne 2 sind in einer Ebene 4 angeordnet, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung R des Lichtes innerhalb der Kerne 2 ausgerichtet ist. Die Ebene 4 schließt zugleich die faser­ optischen Anordnung an dem der Ausbreitungsrichtung R ent­ gegengesetzten Ende ab. Die Lichtaustrittsstellen aller Kerne 2 sind in einer Ebene 5, die ebenfalls senkrecht zur Ausbreitungsrichtung R ausgerichtet ist, am gegenseitigen Ende der faseroptischen Anordnung vorgesehen. Aus dieser Darstellung, nämlich der Anordnung der Lichteintrittsstel­ len der Kerne 2 in der Ebene 4 und der Lichtaustrittsstel­ len aller Kerne 2 in der Ebene 5 ergibt sich, daß die Aus­ breitungsrichtung R der Lichtbündel in allen Kernen 2 gleichsinnig ist.

Aus Fig. 3 ist weiterhin ersichtlich, daß der laterale Ab­ stand b eines Kernes 2 vom Zentrum 3 des gemeinsamen Man­ tels 1 in der Ebene 4, also an der Position des Lichtein­ trittes, größer ist als der Abstand b' desselben Kernes 2 vom Zentrum 3 in der Ebene 5 bzw. an der Lichtaustritts­ stelle. Hieraus folgt, daß auch die lateralen Abstände zwi­ schen jeweils zwei Kernen 2 in der Ebene 4 des Lichtein­ trittes größer ist als der Abstand zwischen den selben Ker­ nen in der Ebene 5 auf der Lichtaustrittsseite. Aus Fig. 2 wird darüber hinaus deutlich, daß der Abstand zwischen den Umfängen der Kernquerschnitte an der Lichtaustrittsstelle, also in der Ebene 5, gleich null oder zumindest angenähert gleich null ist. Die Querschnitte der Kerne 2 sind kreis­ rund ausgeführt. Ebenso ist die äußere Kontur des Mantel­ querschnittes kreisrund ausgeführt; die Kerne 2 sind ra­ dialsymmetrisch zum Zentrum 3 des Mantelquerschnittes ange­ ordnet.

Bezugszeichenliste

1

Mantel

2

Kerne

3

Zentrum

4

Ebene lichteintrittseitig

5

Ebene lichtaustrittseitig
R Ausbreitungsrichtung
b Abstand
b' Abstand

Claims (5)

1. Faseroptische Anordnung zur additiven Mischung von meh­ reren Lichtbündeln, insbesondere von Laserlichtbündeln, die unabhängig und getrennt voneinander in einzelnen lichtleitenden Kernen geführt werden, wobei jeder der Kerne über eine Lichteintritts- und eine Licht­ austrittsstelle verfügt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die lichtleitenden Kerne (2) von einem gemeinsamen Mantel umschlossen und innerhalb dieses Mantels (1) ne­ beneinander verlaufend angeordnet sind,
• - daß die Ausbreitungsrichtungen (R) der Lichtbündel in allen Kernen (2) gleichsinnig sind,
• - daß die Lichtaustrittsstellen aller Kerne (2) in einer gemeinsamen, zur Ausbreitungsrichtung (R) senkrecht ausgerichteten Ebene (5) angeordnet sind und
• - daß der laterale Abstand zwischen jeweils zwei Kernen (2) an den Lichtaustrittsstellen kleiner ist als der laterale Abstand zwischen denselben Kernen (2) an den Lichteintrittsstellen.

2. Faseroptische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der laterale Abstand zwischen den Umfän­ gen der Kernquerschnitte an den Lichtaustrittsstellen gleich null oder angenähert gleich null ist.

3. Faseroptische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernquerschnitte kreisrund aus­ geführt sind.

4. Faseroptische Anordnung nach einem der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur des Mantelquerschnittes kreisrund ausgeführt ist und die Kerne (2) radialsymmetrisch zum Zentrum des Mantel­ querschnittes angeordnet sind.

5. Faseroptische Anordnung nach einem der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kerne vorge­ sehen sind.