DE19838350B4 - Optische Sendeeinrichtung - Google Patents

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
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    • G02B6/4286Optical modules with optical power monitoring

Abstract

Optische Sendeeinrichtung
– mit einem optischen Sender (1) mit einer Emissionszone (2), die bei Ansteuerung Strahlung (3) vertikal zu einer Deckfläche (4) des Senders (1) emittiert,
– mit einer Reflexionsfläche (10), die einen Anteil (12) der emittierten Strahlung (3) reflektiert, und
– mit einem senderseitig angeordneten Monitorempfänger (17) mit einer optisch sensitiven Empfangszone (16), auf die zumindest ein Teil (20) des reflektierten Strahlungsanteils (12) trifft,
dadurch gekennzeichnet, daß
– zwischen der Reflexionsfläche (10) und der Empfangszone(16) ein Zwischenkörper (6, 30) mit einer reflektierenden Umfangsfläche (14, 32) derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des von der Reflexionsfläche reflektierten Strahlungsanteils (12) zu der Umfangsfläche (14, 32) und von dort zur Empfangszone (16) gelangt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer optischen Sendeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche Sendeeinrichtung ist aus der EP 0 786 838 A2 (4E) bekannt. Bei dieser Sendeeinrichtung ist zur Realisierung einer integrierten geregelten Laser-Lichtquelle ein vertikal abstrahlender Laser als Sender vor gesehen, der eine senkrecht zu einer Deckfläche abstrahlende Emissionszone aufweist. Zur Leistungsregelung ist eine Monitoreinheit mit einer optisch sensitiven Empfangszone vorgesehen. Die emittierte Strahlung gelangt zu einer Kugellinse, deren senderseitige Oberfläche als Reflexionsfläche wirkt. Von dieser Reflexionsfläche wird ein Anteil der emittierten Strahlung auf die Empfangszone zurückgeworfen, die um die oder neben der Emissionszone angeordnet sein kann. Der überwiegende Anteil der emittierten Strahlung gelangt über die Kugellinse zu einer Ankopplungszone, die beispielsweise als Lichtwellenleitersteckeraufnahme ausgebildet sein kann.
  • Durch den im allgemeinen leicht divergenten Verlauf der emittierten Strahlung weitet sich diese auf, so daß im Hinblick auf die damit verminderte Intensität entweder eine vergleichsweise großflächige Empfangszone vorgesehen oder aber eine geringere Ausbeute in Kauf genommen werden muß.
  • In der WO 95/18479 ist einleitend ein Basisaufbau beschrieben, bei dem ein Bruchteil der von einem vertikal abstrahlenden Sender emittierten Strahlung über einen Strahlteiler auf eine Monitoreinheit (Fotodiode) gelangt. Das Ausgangssignal der Monitoreinheit beaufschlagt eine Steuerschaltung, die den Ansteuerstrom des Lasers (Arbeitspunkt) derart regelt, daß eine gewünschte Sendeausgangsleistung erreicht wird. Davon ausgehend beschreibt die WO 95/18479 eine optische Sendeeinrichtung, bei der ein vertikal emittierender Laser (VCSEL) einen integrierten Fotodetektor aufweist, der an der Unterseite des Lasers austretende Strahlung auswertet. Dieser Aufbau ist vergleichsweise aufwendig und setzt einen integralen Aufbau von Lasersender und Monitoreinheit voraus. Eine nachträgliche oder wahlweise Bestückung des Senders mit einer Monitoreinheit ist danach nicht möglich.
  • In der US-Patentschrift 4,770,514 ist eine Linse mit einem transparenten Körper offenbart, der einen zentralen Bereich und einen peripheren Bereich aufweist. Die Oberfläche des zentralen Bereichs ist elliptisch geformt. Der periphere Bereich weist eine innere, beugende Oberfläche und eine äußere, reflektierende Oberfläche auf. Die innere, beugende Oberfläche ist konisch geformt; die äußere, reflektierende Oberfläche ist mit einer parabolischen Form versehen. Die vorbekannte Linse wird zur Übertragung von Lichtsignalen zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger eingesetzt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Weiterbildung einer Sendeeinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend, daß ein möglichst großer Anteil der reflektierten Strahlung auf eine möglichst kleingehaltene Empfangszone treffen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Sendeeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen der Reflexionsfläche und der Empfangszone ein Zwischenkörper mit einer reflektierenden Umfangsfläche angeordnet ist und daß zumindest ein Teil des reflektierten Strahlungsanteils von der Umfangsfläche zur Empfangszone gelangt.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit nur einem einzigen, einfachen und preiswerten Zusatzteil eine erhebliche Erhöhung der zu Regelungszwecken nutzbaren Strahlungsausbeute ermöglicht wird. Dadurch kann gegenüber herkömmlichen Anordnungen eine vergleichsweise kleine und damit preiswerte Empfangszone vorgesehen werden, so daß sich insgesamt die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung signifikant vermindern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß von der reflektierenden Umfangsfläche zur Empfangszone geleitetes Licht nicht vagabundiert und dadurch insbesondere bei mehrkanaligen Sendeeinrichtungen Übersprecheffekte wirksam vermieden werden.
  • Der Zwischenkörper kann nach einer fertigungstechnisch bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Vollkörper ausgebildet sein. Das von der Reflexionsfläche zurückgestrahlte und in den Zwischenkörper eingekoppelte Licht durchläuft den Zwischenkörper und wird ggf. von der äußeren dazu spiegelnd ausgebildeten äußeren Mantelfläche des Zwischenkörpers reflektiert.
  • Eine hinsichtlich des Materialbedarfs und des Gewichtes des Zwischenkörpers bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß der Zwischenkörper eine Durchgangsöffnung aufweist und daß die reflektierende Umfangsfläche von der Innenwand (innere Mantelfläche) der Durchgangsöffnung gebildet ist. Fertigungstechnisch bevorzugt kann der Zwischenkörper hohlzylinderförmig sein.
  • Die Umfangsfläche – d.h. die Innenwand der Durchgangsöffnung bzw. die äußere Mantelfläche des als Vollkörper ausgebildeten Zwischenkörpers – ist bevorzugt faßförmig oder tonnenförmig. Dadurch kann ein besonders hoher Anteil des reflektierten Strahlungsanteils auf die Empfangszone gelenkt werden.
  • Im Hinblick auf die Herstellungskosten und die Fertigungstechnik ist es zu bevorzugen, wenn der Zwischenkörper aus Kunststoff in Abformtechnik hergestellt ist.
  • Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus und zur Verminderung der bei der Montage zu handhabenden und zu positionierenden Einzelteile sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß an dem Zwischenkörper eine Linse integral angeformt ist, die die Reflexionsfläche aufweist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Sendeeinrichtung und
  • 2 eine Ausgestaltungsmöglichxeit einer reflektierenden Umfangsfläche eines Zwischenkörpers.
  • Die in 1 gezeigte Sendeeinrichtung umfaßt einen optischen Sender 1 mit einer Emissionszone 2. Der Sender 1 ist in an sich bekannter Weise über nicht gezeigte elektrische Zuleitungen ansteuerbar und gibt ansteuerungsgemäß optische Strahlung (Licht) 3 ab. Die Strahlung 3 wird dabei vertikal zur Deckfläche 4 des Senders 1 emittiert. Die emittierte Strahlung 3 gelangt durch eine nachfolgend näher beschriebene Durchgangsöffnung 5 eines Zwischenkörpers 6 zu einer Einkoppellinse 8 mit einer dem Sender 1 zugewandten Grenzfläche 10. An der Grenzfläche wird ein Anteil 12 der emittierten Strahlung 3 zum Sender hin 1 zurückgeworfen. Nur beispielhaft sind dazu einzelne Strahlen 12 in 1 dargestellt. Der überwiegende Anteil 13 der emittierten Strahlung 3 gelangt über die Linse 8 zu einer nicht näher dargestellten Ankopplungszone, die beispielsweise von einer Lichtwellenleitersteckeraufnahme gebildet sein kann. Dort wird dieser Strahlungsanteil (Nutzstrahlung) in einen Lichtwellenleiter eingekoppelt.
  • Anstelle der Linse 8 kann grundsätzlich auch unmittelbar eine Ankopplungszone vorgesehen sein, in der beispielsweise ein Lichtwellenleitersteckverbinder gehalten ist. In diesem Fall kann die Reflektionsfläche 10 von der Stirnfläche des Lichtwellenleitersteckers gebildet sein. Es ist auch denkbar, die Reflektionsfläche durch eine im Strahlengang befindliche plane Reflektionsscheibe mit einer teildurchlässigen Schicht zu bilden.
  • Der reflektierte Strahlungsanteil 12 gelangt überwiegend auf eine reflektierende Innenfläche 14 des Zwischenkörpers 6, die die Innenwandfläche der Durchgangsöffnung 5 bildet. Dort wird der Strahlungsanteil 12 erneut reflektiert und zwar durch die vorteilhafte Geometrie der Innenfläche 14 zielgerichtet auf die Empfangszone 16 eines Monitorempfängers 17 konzentriert, der auf derselben Seite 18 der Anordnung wie der Sender 1 vorgesehen ist. Die Empfangszone 16 ist als lichtsensitive Fläche ausgebildet und generiert in an sich bekannter Weise ein der Strahlungsintensität des auf die Empfangszone treffenden Lichtsignals entsprechendes elektrisches Ausgangssignal ab. Dieses Ausgangssignal kann zur Leistungsregelung und Arbeitspunkteinstellung des optischen Senders 1 verwendet werden. Dadurch ist mit Hilfe des Monitorempfängers 17 ein Leistungsregelkreis für den Sender 1 realisiert.
  • Wie 1 verdeutlicht, bewirkt die Reflexion des reflektierten Strahlungsanteils 12 an der Innenfläche 14 eine erheblich verdichtete Belichtung der Empfangszone und damit eine erhöhte Strahlungsausbeute 24, die auf die Empfangszone 16 trifft. Der Zwischenkörper 6 kann grundsätzlich hohlzylinderförmige Gestalt haben. Bereits bei einer kreiszylinderförmig gestalteten Innenfläche 14 wäre eine erhebliche Erhöhung der Strahlungsausbeute ermöglicht. Besonders bevorzugt wird jedoch die in 1 ersichtliche tonnenförmig oder faßförmig Innenfläche.
  • 2 zeigt in diesem Zusammenhang eine derartige geometrische Gestalt, deren mantelerzeugende ein Kreisbogen B ist (vgl. z.B. Taschenbuch der Mathematik, I.N. Bronstein, 6. Auflage, Verlag Harry Deutsch, Seite 152, Abbildung 133).
  • Der Zwischenkörper kann alternativ aber auch ein Vollkörper 30 (2) aus einem lichtdurchlässigen bzw. lichtleitenden Material sein. In diesem Fall bildet die verspiegelte äußere Mantelfläche 32 des Zwischenkörpers 30 die Umfangsfläche, über die die – bei dieser Variante innerhalb des Zwischenkörpermaterials verlaufende – reflektierte Strahlung auf die Empfangszone gelangt. Auch hierbei ist es von Vorteil, wenn der Zwischenkörper 30 selbst und damit die (äußere) Umfangsfläche 32 tonnen- oder faßförmig ist.
  • Besonders bevorzugt ist der Zwischenkörper 6 aus Kunststoff in Abformtechnik hergestellt. An den Zwischenkörper kann wie in 1 gestrichelt dargestellt durch Halterungen 22 die Linse 8 unmittelbar befestigt sein. Hinsichtlich der Handhabbarkeit und der Montage ist es besonders vorteilhaft, die Linse 8 zusammen mit den Halterungen 22 als integralen Fortsatz des Zwischenkörpers 6 auszubilden. Dieses Bauteil kann vorteilhafterweise in einem einzigen Kunststoff-Abformvorgang erzeugt werden.

Claims (7)

  1. Optische Sendeeinrichtung – mit einem optischen Sender (1) mit einer Emissionszone (2), die bei Ansteuerung Strahlung (3) vertikal zu einer Deckfläche (4) des Senders (1) emittiert, – mit einer Reflexionsfläche (10), die einen Anteil (12) der emittierten Strahlung (3) reflektiert, und – mit einem senderseitig angeordneten Monitorempfänger (17) mit einer optisch sensitiven Empfangszone (16), auf die zumindest ein Teil (20) des reflektierten Strahlungsanteils (12) trifft, dadurch gekennzeichnet, daß – zwischen der Reflexionsfläche (10) und der Empfangszone(16) ein Zwischenkörper (6, 30) mit einer reflektierenden Umfangsfläche (14, 32) derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des von der Reflexionsfläche reflektierten Strahlungsanteils (12) zu der Umfangsfläche (14, 32) und von dort zur Empfangszone (16) gelangt.
  2. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Zwischenkörper (30) als Vollkörper ausgebildet ist und daß die reflektierende Umfangsfläche (32) von der Vollkörpermantelfläche gebildet ist.
  3. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – daß der Zwischenkörper (6) eine Durchgangsöffnung (5) aufweist und daß die reflektierende Umfangsfläche von der Innenwand (14) der Durchgangsöffnung (5) gebildet ist.
  4. Sendeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß – der Zwischenkörper (6) hohlzylinderförmig ist
  5. Sendeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die Umfangsfläche (14) faß- oder tonnenförmig ist.
  6. Sendeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – der Zwischenkörper (6) aus Kunststoff in Abformtechnik hergestellt ist.
  7. Sendeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – an dem Zwischenkörper (6) eine Linse (8) integral angeformt ist, die die Reflexionsfläche (10) aufweist.
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