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Die Erfindung geht aus von einer
optischen Sendeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im Hinblick auf die Herstellungskosten
und die Fertigungstechnik ist es zu bevorzugen, wenn der Zwischenkörper aus
Kunststoff in Abformtechnik hergestellt ist.
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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.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Sendeeinrichtung
und
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2 eine
Ausgestaltungsmöglichxeit
einer reflektierenden Umfangsfläche
eines Zwischenkörpers.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.