DE2715311A1

DE2715311A1 - Optische verbindungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2715311A1
Application number: DE19772715311
Authority: DE
Inventors: Eric Albert Ash; Oliverio Delfim Dias Soares
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1977-10-13
Also published as: US4057319A; JPS52121345A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D 8000 MÖNCHEN Dipi.-Ing. K. GUNSCHMANN SteinsdorfstroßelO

Dr. re r. not. W. KÖRBER Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE · £" * * ^{Anril 1977}

HATIOlIAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION 66-74 Victoria Street London S.ff.1, England

Patentanmeldung

Optische Verbindungsvorrichtung

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BESCHREIBUNa

Die Erfindung bezieht sich auf optische Verbindungsvorrichtungen zum Anschließen optischer Einrichtungen·

Die in neuerer Zeit erzielten Fortschritte auf dem Gebiet der Quantenelektronik und der zugehörigen optischen Geräte haben dazu geführt, daß die Möglichkeit besteht, in der Zukunft Fernmelde- und Rechnersysteme auf optischer Basis zu schaffen, z.B« optische Wellenleiter aus dielektrischem Material, bei denen beispielsweise optische Fasern verwendet werden«, Im Zusammenhang hiermit kann es sich als notwendig erweisen, aus solchen Fasern bestehende Anordnungen mit Anordnungen optischer Einrichtungen zu verbinden, zu denen Lichtquellen, Lichtdetektoren oder andere Fasern gehören· Zwar ist es relativ einfach, eine einzelne optische Faser mit einer anderen Faser zu verbinden, doch bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, ein Faserbündel mit einer unregelmäßigen Anordnung von Fasern an eine optische Anordnung anzuschließen. Hierbei wird gefordert, daß geringe optische Verluste eintreten, und daß ein sog. Nebensprechen möglichst verhindert wird. In anderen Fällen kann es erforderlich sein, aus bestimmten Geräten, z.B_o Lichtquellen, gebildete Anordnungen mit Anordnungen von anderen Geräten, z.B. Lichtdetektoren, zu koppeln, ohne daß dazwischen eine Anordnung von Fasern verwendet wird.

Durch die Erfindung ist eine optische Verbindungsvorrichtung geschaffen worden, die eine Anordnung von optischen Einrichtungen aufweist, ferner eine mehrfach belichtete Phasenhologrammplatte, auf der ein Satz von Phasenhologrammen vorhanden ist, die sämtlich vom Transmissionstyp sind, sowie eine Unterstützungseinrichtung, welche die Platte gegenüber der genannten Anordnung in einer festen Lage hält; hierbei haben die Phasen-

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hologramme jeweils eine solche Form, daß dann, wenn die Phasenhologrammplatte mit einem Lichtstrahl beleuchtet wird, der gegenüber einem mit einer der optischen Einrichtungen zusammenfallenden Punkt divergiert, mindestens ein Phasenhologramm das Licht in Form einer ebenen Welle durchläßt. Bei der Anordnung von optischen Einrichtungen kann es sich z.B. um die Enden eines ungeregelt oder geregelt aufgebauten Bündels optischer Fasern oder um eine Anordnung von Lichtquellen» Lichtdetektoren, Lichtmodulatoren, Lichtfiltern oder Kombinationen solcher Einrichtungen handeln·

Ferner ist durch die Erfindung eine optische Verbindungsvorrichtung geschaffen worden, die eine Anordnung optischer Einrichtungen aufweist, ferner eine mehrfach belichtete Phasenhologrammplatte, auf der ein Satz von Phasenhologrammen vorhanden ist, die sämtlich vom Transmissionstyp sind, sowie eine Einrichtung zum Unterstützen der Platte in einer festen Lage gegenüber der genannten Anordnung: hierbei ist das Phasenhologramm in einer Platte aus einem Material erzeugt worden, das geeignet ist, Phasenhologranae herzustellen, welche die genannte feste Lage einnehmen, und zwar durch Bestrahlen der Platte mit kohärentem Licht, das mindestens einen Strahl enthält, welcher von einem Punkt aus divergiert, der mit mindestens einer der optischen Einrichtungen zusammenfällt, sowie mindestens einen von mehreren Bezugsstrahlen mit ebenen Wellenfronten, deren Achsen gegenüber der Platte unterschiedlich orientiert sind·

Schließlich ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen mehrfach belichteter Phasenhologrammplatten zur Verwendung bei einer optischen Verbindungsvorrichtung geschaffen worden, das Maßnahmen umfaßt, um eine Anordnung von optischen Einrichtungen und eine Platte aus einem zur Herstellung von Phasenhologrammen geeigneten Material relativ zueinander in eine feste Lage zu bringen und in der Platte einen Satz von

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Phasenhologrammen zu erzeugen, wobei jedes Phasenhologramm dadurch erzeugt wird, daß die Platte mit kohärentem Licht bestrahlt wird, das mindestens einen Strahl enthält, welcher sich zwischen mindestens einer der Einrichtungen der Anordnung und der Platte fortpflanzt, sowie mindestens einen von mehreren Bezugsstrahlen, deren Achsen gegenüber der Platte unterschiedlich orientiert sind, wobei die Bezugsstrahlen ebene Wellenfronten aufweisen und auf die gleiche Seite der Platte auf treffen wie der mindestens eine genannte Strahl, so daß der gleichzeitige Durchtritt von mindestens zwei Strahlen in der Platte ein Interferenzmuster erzeugt, das durch die Platte registriert wird, um ein Phasenhologramm vom Transmissionstyp zu erzeugen.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Grundgedanken eines Phasenhologramms vom Transmissionstyp;

Fig. 2 eine Anordnung zum Herstellen mehrfach belichteter

Phasenhologrammplatten für optische Einrichtungen nach der Erfindung;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch eine optische Verbindungsvorrichtung für den Feldgebrauch;

Fig. 4 den Grundgedanken einer anderen Anordnung zum Herstellen einer mehrfach belichteten Phasenhologrammplatte; und

Fig. 5 den grundsätzlichen Aufbau einer umschaltbaren Verbindungsvorrichtung O

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Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird eine Platte 10 aus einem holographischen Medium durch einen Lichtstrahl A beleuchtet, der gegenüber einem Punkt S divergiert, sowie durch einen Strahl B mit einer ebenen Wellenfront. Die Strahlen A und B treffen gleichzeitig auf die gleiche Fläche der Platte 10 und sind kohärent» so daß Interferenzstreifen entstehen, und die innerhalb der Platte 10 auftretenden Interferenzstreifen können in Veränderungen des Brechungsindex des Mediums umgesetzt werden· Hierauf wird die Platte so behandelt, daß die Veränderungen des Brechungsindex unverändert erhalten bleiben: nunmehr enthält die behandelte Platte ein Phasenhologramm vom Transmissionstyp. Wird die Platte 10 dann wieder in ihre ursprüngliche Lage gebracht und nur mit dem divergierenden Lichtstrahl A beleuchtet, läßt das Hologramm Licht in Form eines Parallelstrahls B* durch, der auf der anderen Seite der Platte die Fortsetzung des Strahls B mit der ebenen Wellenfront bildet. Wird die Platte nur durch den Strahl B mit ebener Wellenfront beleuchtet, läßt das Hologramm Licht in Form eines scheinbar vom Punkt S ausgehenden Strahls A^f durch. Wird die Platte dagegen gemäß Fig· 1 von rechts nach links durch Strahlen A* und B* beleuchtet, läßt das Hologramm das Licht in Form eines dem Strahl B entgegengerichteten Parallelstrahls mit ebener Wellenfront bzw. eines im Punkt S konvergierenden Strahls durch·

Ein Phasenhologramm mit den gleichen Eigenschaften könnte auch dadurch hergestellt werden, daß man die Platte gleichzeitig von rechts nach links mit einem konvergierenden Strahl A¹ und einem Bezugsstrahl B¹ beleuchtet.

Der gleiche Grundgedanke läßt sich anwenden, um gleichzeitig zwei mehrfach belichtete Phasenhologrammplatten zu erzeugen, wenn man die in Fig· 2 dargestellte Anordnung benutzt. Hierzu gehört eine rohrförmige Unterstützung 12 aus lichtundurchlässigem Material mit einem niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten,

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die am einen Ende eine optische Planfläche 13 und am anderen Ende eine Glasplatte 15 trägt, auf der sich ein holographisches Aufzeichnungsmedium 14 befindet. Das Medium 14 kann ebenso wie die Glasplatte 13 z.B. durch eine Platte gebildet sein, die aus dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Agfa Uglass 10E75" erhältlichen Material besteht. Alternativ kann es sich bei dem holographischen Aufzeichnungsmedium um Lithiumniobat oder ein Photopolymer handeln«

Gemäß Fig. 2 ist ein Linsensystem 16 an einer Ecke zwischen der Unterstützung 12 und der optischen Planfläche 13 angeordnet. Dieses Linsensystem braucht nicht von hoher Qualität zu sein, muß jedoch einen Schutzüberzug aufweisen, der Reflexionen verhindert. Nahe dem Linsensystem 16 ist außerhalb der Unterstützung 12 ein Ende 17 eines optischen Faserbündels angeordnet: dieses Ende ist mit Hilfe eines Kitts 20 in einem Halteteil von konstantem Durchmesser befestigt, und die Anordnung ist derart, daß dann, wenn eine Faser des Bündels am von dem Haiteteil 19 abgewandten Ende beleuchtet wird, ein Lichtstrahl 21 von der betreffenden Faser an dem Ende 17 aus divergiert und durch das Linsensystem 16 so gebrochen wird, daß er auf die Platte bzw. das holographische Medium 14 fällt. Das Halteteil 19 gewährleistet, daß der vom Ende einer beliebigen Faser des Bündels ausgehende divergente Lichtstrahl die gesamte Fläche der Platte voll beleuchtet.

Außerdem wird die Platte 14 durch die optische Planfläche hindurch mit Hilfe eine» Bezugsstrahls 22 beleuchtet, der eine ebene Wellenfront hat und mit dem Strahl 21 kohärent ist, so daß in der Platte 14 Interferenzstreifen entstehen. Das Linsensystem 16 ist so gewählt, daß das von einer Faser des Bündels 18 kommende Licht die gleiche Fläche der Platte 14 beleuchtet wie der Bezugsstrahl 22, Zweckmäßig können beide Strahlen mit Hilfe eines nicht dargestellten Lasers erzeugt werden. Die Glasplatte 13 wird zeitweilig mit einem Überzug

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zum Verhindern von Reflexionen und zur optischen Isolation versehen, damit die Strahlen nicht durch die Glasplatte fallen oder an der Trennfläche zwischen Glas und Luft zurückgeworfen werden.

Eine ähnliche Anordnung mit einer rohrförmigen Unterstützung 32, einer optischen Planfläche 33 t einer Platte 34 aus einem holographischen Medium auf einer optisch planen Glasplatte und einem Linsensystem 36 ist gemäß Fig. 2 so angeordnet, daß die Platten 15 und 35 einander benachbart sind und parallel verlaufen, wobei sie durch sehr dünne Abstandhalter 44 getrennt gehalten werden, die in Fig. 2 der Deutlichkeit halber in einem übertriebenen Naßstab dargestellt sind. Das Ende 37 eines zweiten optischen FaserbUndels 38 ist ebenfalls in ein Halteteil von konstantem Durchmesser eingebaut. Die Platte 34 wird mit Licht beleuchtet, das von einer Faser des Bündels 38 ausgeht und das Linsensystem 36 passiert. Ferner wird die Platte 34 mit einem Bezugsstrahl 42 mit ebener Wellenfront beleuchtet, der sich entgegengesetzt zu dem Bezugsstrahl 22 fortpflanzt. Somit sind die Bezugsstrahlen 22 und 42 gleichachsig angeordnet, doch verlaufen sie in entgegengesetzten Richtungen. Die Strahlen 41 und 42 sind miteinander sowie mit den Strahlen 21 und 22 kohärent, und die Platte 35 ist mit einem überzug 43 maskiert, um Reflexionen zu verhindern und eine optische Isolation zu bewirken. Alternativ kann man anstelle des Reflexschutzüberzugs jeweils eine Schicht aus einer dunkelfarbigen Flüssigkeit zwischen den Platten 15 und 35 verwenden, wenn man die Brechungsindexwerte entsprechend aufeinander abstimmt. Die Halteteile 19 und 39 werden gegenüber den zugehörigen rohrförmigen Unterstützungen 12 und 32 auf eine nicht dargestellte Weise starr in ihrer Lage gehalten.

Während die Phasenhologramme hergestellt werden, sind die rohrförmigen Unterstützungen an einem Drehtisch 45, z.B. der

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•41-drehbaren Platte eines Interferometers befestigt. Die Quellen für die Bezugsstrahlen 22 und 42 mit ebenen Wellenfronten sind ortsfest angeordnet und nicht zusammen mit dem Drehtisch drehbar.

Um die Hologramme herzustellen, wird jeweils eine Faser jedes Bündels 18 und 38 an ihrem von dem Halteteil 19 bzw.* 39 abgewandten Ende beleuchtet, so daß die Platten 14 und 34 durch divergente Strahlen 21 bzw. 41 beleuchtet werden· Gleichzeitig werden die Bezugsstrahleη 22 und 42 mit ebenen Wellenfronten erzeugt, und die beiden Platten werden mit den zugehörigen Interferenzstreifen so lange belichtet, daß das holographische Medium für die Interferenzstreifenmuster sensibilisiert wird» Hierauf werden sämtliche zur Beleuchtung dienenden Strahlen gelöscht, der Drehtisch wird um einen bekannten Winkel gedreht, dessen Größe ausreicht, um ein späteres Nebensprechen zwischen den Fasern zu vermeiden, bei jedem Faserbündel wird eine zweite Faser beleuchtet, und es werden erneut die Bezugsstrahlen mit ebenen Wellenfronten erzeugt. Wegen der Drehung der Platten 14 und 34 zusammen mit dem Drehtisch 45 treffen die Bezugsstrahlen jeweils unter einem anderen Winkel auf die Platten auf, und daher wird in jeder Platte ein zweiter Satz von Interferenzstreifen erzeugt. Die Platten werden jeweils mit den Interferenzmustern belichtet, die durch divergente Strahlen von den verschiedenen Fasern erzeugt werden, sowie mit den Bezugsstrahlen mit ebenen Wellenfronten, und nach jeder Belichtung wird der Drehtisch um einen weiteren Schritt gedreht. Schließlich werden die Schutz-Überzüge 23 und 43 von den Platten 14 und 34 entfernt, woraufhin die Platten entwickelt werden. Die Bezugsstrahlen mit ebenen Wellenfronten werden nicht mehr benötigt.

Die optische Verbindungsvorrichtung mit den beiden beschriebenen Hälften ist jetzt verwendungsbereit. Wird eine Faser des Bündels 18 an ihrem von dem Halteteil 19 entfernten Ende be-

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leuchtet, gelangt Licht in Form eines divergenten Strahls 21 zu der Phasenhologrammplatte 14; das in dieser Platte mit Hilfe eines Strahls dieser Faser erzeugte Transmissionshologramm läßt den divergenten Strahl in Form einer ebenen Welle durch, die sich als Fortsetzung des ebenen BezugsStrahls fortpflanzt, mittels dessen das Hologramm hergestellt wurde; somit gelangt die ebene Welle zu der Phasenhologrammplatte 34; das Transmissionshologramm in der Platte 34, das mittels eines ebenen Bezugsstrahls hergestellt wurde, welcher der ebenen Welle entgegengerichtet war, die jetzt einfällt, läßt das Licht in Form eines zum Ende einer Faser des Bündels 38 konvergierenden Strahls durch, d.h. in Richtung auf diejenige Faser, aus welcher der divergente Strahl austrat, als die Hologrammplatte 34 hergestellt wurde. Entsprechend wird ein aus einer Faser des Bündels 38 austretender divergenter Strahl so weitergeleitet, daß er in Richtung auf eine zugehörige Faser des Bündels 18 konvergiert. Somit kann man einzelne Verbindungen zwischen jeder Faser des einen Bündels und einer entsprechenden Faser des anderen Bündels herstellen; jede dieser Verbindungen ist sowohl in der einen als auch in der anderen Laufrichtung herstellbar; jede zwischen den Phasenhologrammplatten 14 und 34 weitergeleitete ebene Welle verläuft unter einem bestimmten Winkel, bzw. sie ist auf bestimmte Weise gegenüber den Platten orientiert, und dieser Winkel ist für die betreffende Verbindung zwischen zwei Fasern kennzeichnend.

Bei der Anordnung nach Fig. 2, zu deren Herstellung ein Interferometer und ein Drehtisch benutzt werden, variiert die Orientierung der Bezugsstrahlen gegenüber den Platten aus dem holographischen Medium in zwei Dimensionen. Es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich; beispielsweise könnten die Orientierungsrichtungen in gleichmäßigen Winkelabständen über eine Kegelfläche verteilt sein, so daß sich eine Variation in drei Dimensionen ergeben würde.

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Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung werden die Phasenhologrammplatten für die beiden Hälften der optischen Verbindungsvorrichtung gleichzeitig hergestellt; hierdurch läßt sich am leichtesten gewährleisten, daß die dabei benutzten Bezugsstrahlen mit ebenen Wellenfronten gleichachsig verlaufen. Jedoch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Optische Verbindungsvorrichtungen, von denen jede eine Anordnung von Einrichtungen und eine ortsfest dazu angeordnete Phasenhologrammplatte aufweist, lassen sich auch einzeln herstellen, und es lassen sich zwei beliebige solche Einheiten zu einer vollständigen Verbindungsvorrichtung vereinigen, wenn es möglich ist, die Fortpflanzungsrichtungen der zur Herstellung der Hologramme benutzten ebenen Bezugsstrahlen zusammenfallen zu lassen, und wenn man die Hologramme mit Licht von gleicher Wellenlänge herstellt. Der Abstand zwischen den Phasenhologrammplatten ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung; der einzige kritische Parameter ist der Neigungswinkel, d.h. die Platten müssen parallel zueinander angeordnet sein₀

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine optische Verbindungsvorrichtung, deren Hälften getrennt herstellbar sind und sich beim Feldgebrauch vereinigen lassen. Hierbei ist ein erstes optisches Faserbündel 50 fest in ein Ende einer allgemein rohrförmigen Unterstützung 51 eingebaut, die auch eine Phasenhologrammplatte 52 trägt. Ein zweites optisches Faserbündel 53 ist mit einem Ende in eine ähnliche Unterstützung 5^ eingebaut, zu der eine Phasenhologrammplatte 55 gehört· Die Unterstützungen sind so ausgebildet, daß sie sich mit Schiebesitz in ein zylindrisches Gehäuse 56 einführen lassen, in dem sie durch Schraubkappen 57 und 58 in ihrer Lage gehalten werden. Zwischen den Unterstützungen ist ein Abstandhalter 59, z.B. ein ringförmiges Blatt aus Kunststoff, angeordnet, das die Unterstützungen in einem sehr kleinen Abstand voneinander hält, so daß die Phasenhologrammplatten 52 und 55

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mit hoher Genauigkeit parallel zueinander verlaufen. Bei dieser Anordnung werden die Hologrammplatten selbsttätig ausgerichtet. Die Unterstützungen und das Gehäuse können außerdem mit zusammenarbeitenden, hier nicht dargestellten Einrichtungen versehen sein, durch die relative Drehbewegungen verhindert werden·

Zur Herstellung der Phasenhologrammplatte 52 wird ein Satz von ebenen Bezugsstrahlen verwendet» die jeweils in einer anderen Richtung durch eine in Fig. 3 nicht dargestellte optische Planfläche in der Wand der Unterstützung 51 fallen. Zur Herstellung der Hologrammplatte 55 wird ein Satz von ebenen Bezugsstrahlen verwendet, die in den gleichen Richtungen in die Vorrichtung eintreten, jedoch entgegen den Richtungen der auf die Platte 52 fallenden Bezugsstrahlen. Dann werden die Platten 52 und 55 entwickelt. Schließlich baut man die Unterstützung 51 in das Gehäuse 56 ein, in das dann der Abstandhalter 59 eingeführt wird; hierauf wird die Unterstützung 54 in das Gehäuse eingesetzt, wobei die Winkelstellung entsprechend dem Aufbau der Phasenhologrammplatten gewählt wird; nachdem die Einrichtung zum Verhindern relativer Drehbewegungen betätigt worden ist, werden die Schraubkappen 57 und 58 angebracht:«

Zwar ist die Erfindung vorstehend bezüglich Anordnungen beschrieben, bei denen zu den optischen Einrichtungen optische Faserbündel gehören, doch ist die Erfindung auch anwendbar, um optische Einrichtungen von anderer Art miteinander zu verbinden. Handelt es aich hierbei um optische Empfänger, kann man die zugehörige Phasenhologrammplatte herstellen, indem man eine Ersatzanordnung von Photoemittern verwendet, wobei jeder Emitter gegenüber der Platte aus dem holographischen Medium genau die gleiche Lage einnimmt wie der betreffende Empfänger: alternativ kann man die Anordnung mit Hilfe eines Strahls herstellen, der nacheinander in Richtung auf jeden

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Empfänger konvergiert, nachdem er eine Platte aus dem holographischen Medium durchlaufen hat.

Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, wo die Enden eines Bündels 60 aus holographischen Fasern einzeln nacheinander durch eine Platte 61 aus einem holographischen Medium hindurch mittels eines konvergenten Strahls 62 und eines ebenen Bezugsstrahls 63 beleuchtet werden·

Bei einer erfindungsgemäßen holographischen Verbindungsvorrichtung kann man ferner eine Umschalt- oder Modulationsmöglichkeit vorsehen; als Beispiel zeigt Fig· 5 eine Anordnung, bei der ein erstes Faserbündel 65 über eine mehrfach belichtete holographische Platte 66 jeweils mit einem von zwei Faserbündeln 67 und 68 gekoppelt werden kann, indem man die aus dem Bündel 65 austretenden Strahlen veranlaßt, zuerst einen elektrooptischen Deflektor 69 zu durchlaufen. Die an die Elektroden 70 und 71 des Deflektors 69 angelegte Spannung bestimmt dann, welche» der beiden Faserbündel 67 und 68 beleuchtet wird.

Ist es erforderlich, eine optische Verbindungsvorrichtung gegen eine Benutzung durch Unbefugte Personen zu sichern, kann man während ihrer Herstellung eine Maeke mit ungeordneten Phasen, z.B. eine mattierte Glasplatte, in das System einführen. Eine sinnvolle Verbindung kann dann nur hergestellt werden, wenn die betreffende Glasplatte verwendet wird. Alternativ kann man die Phasenmaske dazu benutzen, die Bezugsstrahlen während des Aufzeichnens der Hologramme zu codieren; in diesem Fall würden nur unter Verwendung der gleichen Maske hergestellte Verbindungsvorrichtungen eine brauchbare Kopplung bewirken.

Um das Problem der Polarisation einer Faser entsprechend ihrem Grundmodus auszuschalten, kann man jedes Hologramm

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bei zwei verschiedenen Polarisationen aufzeichnen, zwischen denen ein Drehwinkel von 90° vorhanden ist. Die Vorrichtung arbeitet dann z.B. mit einer teilweisen Transmission bei Jeder Polarisation, wenn die Polarisationsebene der eintreffenden Welle nicht genau mit einer der Polarisationsrichtungen des Hologramms zusammenfällt.

In der Praxis werden die Aufzeichnungen mit den beiden verschiedenen Polarisationen nacheinander hergestellt, so daß getrennte Hologramme entstehen, doch werden in der vorliegenden Beschreibung der Deutlichkeit halber zwei sich nur bezüglich ihrer Polarisationsrichtung unterscheidende Hologramme als ein einziges Hologramm bezeichnet.

Die Erfindung läßt sich auch anwenden, um nach Bedarf eine Kopplung bei einem gewählten Modus einer Mehrfachmodusfaser zu bewirken, wobei eine Transmission bzw. Übertragung bei keinem anderen Modus stattfindet.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen kann man optische Vorrichtungen bauen, bei denen die beiden zu koppelnden Anordnungen verschieden viele Einrichtungen umfassen, wobei z.B. eine Einrichtung der einen Anordnung mit zwei oder mehr Einrichtungen der anderen Anordnung gekoppelt werden soll; ferner ist es bei Vorrichtungen, bei denen bei jeder Anordnung die gleiche Anzahl von Einrichtungen vorhanden ist, möglich, jeweils eine Einrichtung der einen Anordnung mit zwei oder mehr Einrichtungen der anderen Anordnung zu koppeln. Weiterhin ist es möglich, optische Verbindungen in beiden Richtungen herzustellen: bei einigen der Einrichtungen jeder Anordnung kann es sich um lichtaussendende Einrichtungen und bei anderen um lichtempfangende Einrichtungen handeln: es ist sogar möglich, daß ein und dieselbe Faser eine übertragung in der einen Richtung bei einer Wellenlänge und in der entgegengesetzten Richtung bei einer anderen Wellen-

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länge bewirkt. Eine Verbindung kann bei einer Wellenlänge zu einer bestimmten Faser und bei einer anderen Wellenlänge zu einer anderen Faser hergestellt werden.

Bei Jeder der beschriebenen Anordnungen gewährleistet die Verwendung einer sich zwischen den Phasenhologrammplatten fortpflanzenden ebenen Welle, daß nur minimale optische
Aberrationen auftreten, und daß geringere Ansprüche bezüglich der Genauigkeit der Ausrichtung gestellt werden.

Der Patentanwalt:

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Claims

Dipl. In«. H. MITSCHERLIChJ D-8000 MÖNCHEN 22

Dipi.-1ng. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. r.r. not. W. KÖRBER 'S" »89) -29 66 84

Dipl.-Iηg. J. SCHMIDT-EVERS
PATENTANWÄLTE

Patentansprüche

1. Optische Verbindungsvorrichtung, dadurch g e k e η η zeichnet , daß eine Anordnung von optischen Einrichtungen (37) vorhanden ist, daß eine mehrfach belichtete Phasenhologrammplatte (3*0 vorhanden ist, die einen Satz von Phasenhologrammen enthält, welche sämtlich vom Transmissionstyp sind, daß eine Unterstützung (32) vorhanden ist, welche die Phasenhologrammplatte gegenüber der Anordnung von optischen Einrichtungen in ihrer Lage hält, daß jedem Phasenhologramm mindestens ein Satz von ebenen Wellen zugeordnet ist, daß jede ebene Welle des Satzes eine axiale Richtung aufweist, die gegenüber der Phasenhologrammplatte anders orientiert ist, und daß die Phasenhologramme von solcher Art sind, daß dann, wenn sie mit einem Lichtstrahl beleuchtet wird, der von einem mit einer der optischen Einrichtungen zusammenfallenden Punkt aus divergiert, mindestens ein Phasenhologramm das Licht in Form einer ebenen Welle überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von optischen Einrichtungen (37) durch die Enden der Fasern eines optischen FaserbUndels gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Phasenhologramme gleich der Anzahl der Einrichtungen der Anordnung (37) ist, und daß jedes Hologramm dann, wenn es mit einem Lichtstrahl beleuchtet wird, der von einer bestimmten Einrichtung der Anordnung aus divergiert, das Licht in Form einer ebenen Welle überträgt, deren Achsenrichtung eine charakteristische Orientierung gegenüber der Phasenhologrammplatte aufweist, wobei die Orientierung für jedes Hologramm eine andere ist.

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4. Optische Verbindungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei optische Verbindungsvorrichtung«** (50, 51» 52 bzw. 53, 54, 55) nach Anspruch 3 und Unterstützungen (56, 57, 58) für die beiden Verbindungsvorrichtungen vorhanden und so ausgebildet sind, daß die beiden Phasenhologrammplatten (52, 55) zueinander parallel sind und die Orientierungen der Sätze von jeder Phasenhologrammplatte zugeordneten ebenen Wellen zusammenfallen, und daß bei jedem Satz von ebenen Wellen die gleiche Anzahl von Orientierungen vorhanden ist, so daß einzelne optische Verbindungen, bei deren jeder sich Licht zwischen einer bestimmten Einrichtung der einen Anordnung und einer bestimmten Einrichtung der anderen Anordnung fortpflanzt, jeweils über ein Hologramm in jeder Phasenhologrammplatte herstellbar sind, wobei sich das Licht zwischen den Phasenhologrammplatten in Form einer ebenen Welle fortpflanzt·

5. Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anordnungen von optischen Einrichtungen eine elektrooptisch^ Einrichtung (69) angeordnet ist, die es durch Anlegen einer elektrischen Spannung ermöglicht, einzelne optische Verbindungen zwischen jeweils einer bestimmten Einrichtung der einen Anordnung und einer bestimmten Einrichtung der anderen Anordnung herzustellen, wobei dann, wenn an die elektrooptische Einrichtung keine Spannung angelegt ist, einzelne optische Verbindungen jeweils zwischen einer bestimmten Einrichtung der einen Anordnung und einer bestimmten Einrichtung der anderen Anordnung hergestellt werden·

S₀ Optische Verbindungsanordnung, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Anordnungen von optischen Vorrichtungen (17, 37), zwei mehrfach belichtete Phasenhologrammplatten (14, 34), von denen jede einen Satz von Phasenhologrammen vom Transmissionstyp enthält, und Unterstutzungen (12, 32) zum Festhalten der Phasenhologrammplatten gegenüber den beiden Anordnungen vorhanden sind, und daß die Hologramme von

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< 3·

solcher Art sind, daß einzelne optische Verbindungen, bei deren jeder sich Licht zwischen einer bestimmten Einrichtung der einen Anordnung und einer bestimmten Einrichtung der anderen Anordnung fortpflanzt, über je ein Hologramm innerhalb jeder Phasenhologrammplatte herstellbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenhologrammplatten (14, 34) parallel zueinander angeordnet sind und sich das Licht zwischen ihnen in Form ebener Wellen fortpflanzt.

8. Optische Verbindungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (37) von optischen Einrichtungen, eine mehrfach belichtete Phasenhologrammplatte (34), die einen Satz von Phasenhologrammen vom Transmissionstyp enthält und eine Unterstützung (32) zum Festhalten der Phasenhologrammplatte gegenüber der Anordnung vorhanden sind, und daß die Phasenhologramme nacheinander in einer Platte aus einem Material erzeugt worden sind, das geeignet ist, Phasenhologramme zu bilden, wobei die Platte in einer ortsfesten Lage gehalten wurde, und wobei die Platte mit kohärentem Licht bestrahlt wurde, das aus mindestens einem Strahl, welcher gegenüber einem Punkt divergierte, der mit mindestens einer der optischen Einrichtungen und der Platte zusammenfiel, und mindestens einem Bezugsstrahl eines Satzes von Bezugsstrahlen bestand, welch letztere ebene Wellenfronten aufwiesen, deren Achsen gegenüber der Platte unterschiedlich orientiert waren·

9· Verfahren zum Herstellen einer mehrfach belichteten Phasenhologrammplatte zur Verwendung bei einer optischen Verbindungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anordnung von optischen Einrichtungen und eine Platte aus einem Material, das zur Erzeugung von Phasenhologrammen geeignet ist, relativ zueinander in eine ortsfeste Lage ge-

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bracht werden, und daß in der Platte schrittweise ein Satz von Phasenhologrammen erzeugt wird, wobei Jedes Phasenhologramm dadurch hergestellt wird, daß die Platte mit kohärentem Licht bestrahlt wird, zu dem mindestens ein Strahl gehört, der sich zwischen mindestens einer der Einrichtungen der Anordnung und der Platte fortpflanzt, sowie mindestens ein Strahl eines Satzes von Bezugsstrahlen, deren Achsen gegenüber der Platte unterschiedlich orientiert sind, wobei die BeZugsstrahlen ebene Wellenfronten aufweisen und auf die gleiche Seite der Platte auftreffen, wie der zuerst genannte Strahl, so daß das gleichzeitige Hindurchfallen von mindestens zwei Strahlen in der Platte eine Interferenzmuster erzeugt, das in der Platte aufgezeichnet wird, um ein Phasenhologramm vom Transmissionstyp herzustellen.

10, Verfahren zum Herstellen einer optischen Verbindungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrfach belichtete Phasenhologrammplatte unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 9 hergestellt wird, und daß die Platte einer Behandlung unterzogen wird, um die Aufzeichnung der Interferenzmuster dauerhaft zu machen.

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