DE2748503A1

DE2748503A1 - Optisches verbindungselement fuer lichtleitfasern

Info

Publication number: DE2748503A1
Application number: DE19772748503
Authority: DE
Inventors: Melvyn Arnold Holzman
Original assignee: Deutsch Co Electronic Components Division
Current assignee: Deutsch Co Electronic Components Division
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1978-08-17
Also published as: CH623418A5; DK383877A; IT1092197B; NL172188C; NO148201B; IL53915A0; JPS53100260A; FR2398319A2; NO148201C; CA1096214A; FR2398319B2; SE7708585L; GB1564379A; NL7703188A; NL172188B; BE857057A; NO772946L

Description

PATENTAN ^ALTE HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

The Deutsch Company Electronic Components ca-df-1'

Division l^JoM0. \'/n

Optisches Verbindungselement für Lichtleitfasern

Mit optischen Pasern arbeitende Mehrfachübertragung^systerne, bei denen Fasern verwendet werden, die Je einen bewunderen Informationskanal übernehmen, erfordern ein wirksamem Verbindungsmittel zum Zusammenschließen der einzelnen F.-r-.ern, so daß das Licht von einer zur anderen Paser übertr-^en werden kann. Wenn übermäßige Verluste im Verbindungselement entstehen, wird das ganze System unbrauchbar. In der Vergangenheit hat man sich bei faseroptischen Verbindungen in erster Linie darum bemüht, die Enden der Pasern aneinander zu stoßen, dabei auch geeignete Ausrichte- und Halteelemente vorzusehen, womit der Versuch gemacht wurde, den größten Teil des Lichts von der aussendenden Faser in den Kern der empfangenden Faser zu bringen. Diese ältere Einrichtungen waren ihrer Natur nach eher Laboreinrichtungen als praktische, gewerblich benutzbare Verbindungselemente. Größere Verluste bei der Herstellung von Stoßverbindungen rühren von fehlerhafter Querausrichtung der Fasern, ungenügendem Kontakt der Pasern, Winkelabweichungen der Pasern und Fresnel-Reflexionen her. Diese Paktoren bringen solche schwerwiegenden Konstruktionsprobleme mit sich,daß bisher kein vollkommen zufriedenstellender Faserverbinder/ mit dem die Pasern einzeln miteinander verbunden werden könnten, geschaffen worden ist.

Ein weiteres Problem ergibt sich bei der Verbindung von !.,ichtquellen mit einer Lichtleitfaser wie auch bei der Verbindung einer Lichtleitfaser mit eine» lichtempfindlichen Detektor.

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Typ!scherweise werden Lichtquellen so entworfen, daß sie den besonderen Bedürfnissen der faseroptischen Kommunikationsüyii entsprechen, und stehen deshalb in vielerlei Ausführungen zur Verfügung. Einige von diesen Erfordernissen sind Leistung, Abstrahlungscharakteristik, Modulationscharakteristik, aussenden·!«- Fläche und spektrale Charakteristik.·Solche Quellen sind häufig lichtaussendene Dioden (LED) oder Laserdioden (LD). Einige von diesen Quellen haben Abstrahlungscharakteristiken mit örtlichen und VJinkelverteilungen, die viel größer als diu entsprechende aufnehmende Fläche des Faserkerns bzw. gröüer .-;!:-. dessen Aufnahmewinkelbereich sind. Das direkte Vorsetzen der Fasern ergibt eine nicht sehr wirksame Koppelung, weil ort Lieh und winkelmäßig eine Fehlanpassung vorliegt. Andere Quellen haben Abstrahlungscharakteristiken mit einer örtlichen Verteilung, die kleiner als die wirksame Aufnahmefläche des Faserkerns ist. Dabei ist aber die Winkelverteilung größer als der Aufnahme-Winkelbereich der Faser. Die Quellen mit der letztgenannten charakteristik sind durch direktes Vorsetzen der Faser sehr unwirksam gekoppelt, v/eil viel von dem Licht, das auf die aufneh-· tuende Faser fällt, unter einem Winkel auffällt, der größer als der größte Aufnahmewinkel ist. Das Licht aus diesem Winkelbereich findet alsokeinen endgültigen Eingang in die Faser und ist für das System verloren.

Am Ausgangsente des mit optischen Fasern arbeitenden Kommunikations-.systems werden auch vielfältig ausgebildete lichtempfindlich Detektoren mit vielerlei Charakteristiken verwendet und wiederum int jeder Detektor bestmöglich für die Erfordernisse des Kommunikationssystems entworfen. Systeme, die ein sehr hoch-frequentes Ansprechverhalten und eine hohe Empfindlichkeit erfordern, verwenden mit Vorliebe eine Detektor mit einer sehr kleinen FLüche. Wenn die Detektorfläche von der Größenordnung der aussendenden Fläche des Faserkerns oder kleiner ist, wird das direkte Vorsetzen der Faser in Jedem Falle einen geringen Übertragungswirkungsgrad ergeben.

Vorliegende Erfindung sieht ein Linsensystem vor, in dem der jeweilige Modenumfang eines Systembauteils in Rechnung gestellt

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wird, um zu einem bestmöglichen Übertragungswirkungsgrad zu kommen. Bei optischen Pasern mit mehreren Moden wird die Leistung in mehreren Moden weitergeleitet, die sich durch die Winkel unterscheiden, unter denen die sich fortpflanzenden Strahlen zur Achse der optischen Paser liegen.

Wegen der Lichtinterferenzen kann es nur eine begrenzte Anzahl von Moden in einer Faser geben. Bei bekannter Fortpflanzun^:;-charakteristik der Leistung in Jeder der Moden ist es möglich, die Abtrahlung vom aussendenden Ende einer Faser wie auch die Übertragung von Leistung zu bestimmen, die in eine Faser von einer ausstrahlenden Faser oder einer anderen Quelle eingespo i.;t wird. Die in die Faser eingekoppelte Leistung ist ein Inte^r-i der einfallenden Strahlung über den örtlichen und den winkelmäßigen Annahmebereich der Paser. Das Integral über den örtlicher-. und den winkelmäßigen Annahmebereich ist der Modenumfang. IX-r Modenumfang einer Quelle (LED, LD, abstrahlende Faser usw.) wie auch der Modenumfang eines Empfängers (Fotodetektor , aufnehmende Faser usw.) ist eine Konstante. Jedoch sind die örtlichen und winkelmäßigen Grenzen dieses Modenumfangs Je für sich einengbar, wenn man nur beachtet, daß der Gesamtumfang konstant bleibt. In dem System gemäß vorliegender Erfindung werden Veränderungen am örtlichen und winkelmäßigen Ausmaß des Modenumfangs erzielt, um den Übertragungswirkungsgrad der Ankoppelung zu steigern.

Wenn der Modenumfang der aussendenden Einrichtung gleich oder kleiner als der der empfangenden Einrichtung ist, ist es theoretisch möglich, hundert Prozent der Leistung einzukoppeln. Eine solche abstrahlende Einrichtung könnte aber eine Abstrahlungscharakteristik haben, deren örtliches Ausmaß geringer als das des Empfängers und deren winkelmäßiges Ausmaß bis zu ihren Grenzen größer als das des Empfängers ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einfache und mechanisch leicht durchführbare Maßnahmen ein optisches Verbindungselement zu schaffen, das eine wesentlich verbesserte optische

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Ankoppelung von Lichtleitfasern an andere optische Bauteile gestattet. Solche ,andere optische Bausteile können andere Fasern, Lichtquellen oder Empfänger sein.

Die Erfindung löst die gestellt Aufgabe in erster Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.

Der Vorteil dieser Ausbildung ist unter anderem darin zu sehen, daß für eine leistungsfähige Ankoppelung optisch wirksame Flächen vor jeder Faser zur Verfügung stehen. Diese optisch wirksamenFlächen sind zugleich geeignet, der mechanischen Ausrichtung der Fasern zu den optischen Flächen und den weiteren optischen Bauteilen zu dienen. Dadurch ergibt sich zum einen ein optimaler Übertragungswirkungsgrad und zum anderen eine hohe Sicherheit für die Einhaltung dieses Übertragungswirkungsgrads» Die Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Verbindungselements ist gleichwohl mittels eines einfach durchführbaren Herstellungsverfahrens möglich, das in erster Linie in Anspruch39 gekennzeichnet ist.

Jn den Fällen, in denen die Abstrahl- oder Aufnahmecharakteriutik einer Quelle oder eines Empfängers der Faser nicht angepaßt ist, erlaubt die Erfindung eine hohen Übertragungswirkungsgrad, da das örtliche Ausmaß zu einem Teil gegen das winkelmäßige Ausmaß der Abstrahl-oder Annahmecharakteristik ausgetauscht werden kann, so daß die gesamte Strahlungsleistung innerhalb des Aufnahmewinkelbereichs und des räumlichen Ausmaßes des Empfängers fällt.

Mit der Kopplung durch das Linsensystem gemäß vorliegender Erfindung wird eine Modenmischung erzielt. Aus diesem Grunde wird Leistung aus einer Mode über viele Moden der empfangenden Einrichtung verteilt. Diese Eigenschaft kann zur Verbesserung der Bandbreite benutzt werden.

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Vorliegende Erfindung macht für die Herstellung einer hoch- wirksamen Paserverbindung, die die mit Stoßverbindungen zusammenhängende Probleme überwindet, Gebrauch von Objektiv- und Immersionslinsen. Das übertragungselement gemäß der Erfindung enthält ein transparentes Glied, z.B. einen aus Kunststoff bestehenden Block, in dem einander entgegengerichtete Hohlraum; ausgeformt sind. Die Hohlräume werden durch halb-oder ar,ph;iri:chc Oberflächen definiert. Innerhalb dieser Hohlräume befindet sich ein Material von gewissem Brechungsindex. Die Enden der optischen Pasern, die miteinander zu verbinden sind, werden in diene einander entgegengerichtete Hohlräume eingesetzt und in dieser Lage gehalten. Eine Ausrichteinrichtung veranlaßt die Fasern, sich mit ihren Achsen parallel zu stellen.

Die Fasern werden axial in die Hohlräume gepreßt , .-ο daß dL-_ Oberflachen der Hohlräume mit den Enden der Faseren /.usatmnen.-irbeiten, um einen selbst zentrierenden Effekt für die Parieren zu ergeben, so daß diese sehr genau ausgerichtet und positioniert werden.

Bei einem AusfUhrungsbeispiel ist der Brechungsindex des optischen Materials in den Linsenhohlräumen größer als der des transparenten Blocks, wodurch das von einer Faser aus- gesandte Licht veranlaßt wird, gebrochen und zum anderen Faserelernent übertragen zu werden. Eine hochwirksame übertragung des Lichts 1st die Polge.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Zwischenlinse zwischen die Objektiv- und Immersionslinsen eingeschaltet. Die Zwischenlinse kann eine PeIdlinse aus optischem Material mit einem Brechungsindex größer als dem des transparenten Blocks sein. In diesem Fall ist der Brechungsindex des trans parenten Blocks wiederum größer als der des optischen Materials der Objektiv- und Immersionslinsen. Der transparente Block kann

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entlang der Ebene der Zwischenlinse geteilt sein, wodurch das Zusammen koppe In und Wiedertrennen des Verbindungselements ohne Störung der Anschlußstellen der optischen Fasern an den zu ihnen gehörigen Linsen erfolgen kann. Das Ergebnis ist eine weiter verbesserte Anpassung an den Gebrauch des Verbindungselementes unter praktischen Betriebsbedingungen.

In einigen Fällen können mehr als nur eine Zwischenlinse verwendet werden und in keinem Fall muß dies unbedingt eine Feldlinse sein. Veränderungen in der Strahlverteilung des übertragenen Lichtes zwecks Erreichung bestimmter Ziele Kann durch Veränderungen in den Verhältnissen der Brechungsindices des transparenten Blockes und der Übrigen Elemente erhalten werden.

Die Erfindung ermöglicht auch eine Koppelung zwischen einer Quelle und einer Faser sowie zwischen einer Faser und einem Empfänger. Mittels der Erfindung ist es möglich, in wirksamer Weise eine Faser an eine lichtaussendende Diode (Liiü) oder an eine Laserdiode anzukoppeln. Im letzteren Fall und bei einigen lichtaussendenden Dioden (LED) kann eine trichterförmige Wellenführung benutzt werden, das örtliche Ausmaß der Abstrahlung der Diode zu einem symetrischen Flächenbereich kreisförmigen Querschnitt mit azimutal symetrischer Winkelverteilung aufzuweiten, so daß ein bedeutend verbesserter Ubertragungswirkungsgrad erreicht wird. Wenn der Modenumfang der Quelle gleich o'ier kleiner als der der empfangenden Faser ist, schafft das Linsensystem gemäß vorliegender Erfindung eine wirksame Koppelung dadurch, daß die örtlichen Grenzen der ausgesandten strahlung gegen einen eher erwünschten festen Winkel des Strahl ungsl'Hiries ausgetauscht werden. Damit können die winkelmäßigen Grenzen innerhalb des AufnahmewJnkelbereichs der aufnehmenden Faser gelegt werden. Auf diese Weise bringt das Linsensystem gemäß der Erfindung," obwohl der Modenumfang insgesamt konstant bleibt, eine Umgestaltung dieses Modenumfangs mit sich, so daß dieser kompatibel mit dem Modenumfang der empfangenden Faser wird.

In Fällen, in denen der Modenumfang der Quelle größer als der der empfangenden Faser ist, verbessert die Erfindung nicht in

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jedem Falle die Wirksamkeit der Koppelung im Vergleich zum direkten Vorsetzen.der Faser. Jedoch erleichtert die Anordnung gemäß der Erfindung die Ausrichtung der Quelle und der Faser und schafft ein verbessertes Hilfsmittel zur Ausführung der Verbindung. Bereits die Tatsache, daß die Grenzflächen der im Licht übertragenden Körper vorgesehenen Vertiefungen eine sichere Ausrichtung der optisch wirksamen Flächen unter wesentlich erleichterten Bedingungen garantieren, ergibt einen bedeutenden Vorteil gegenüber dem direkten Positionieren der Faser vor der Quelle,, daldurch die Erfindung die für die bestmögliche optische Übertragung richtige gegenseitige La^e der Dauteile sich auf einfachemWege von selbst ergibt.

Ähnliche Überlegungen wie im Zusammenhang mit der Quelle gelten auch im Zusammenhang mit der Ankoppelung einer Faser an einen Lichtempfänger. Wenn die Fläche des Empfängers von solcher Größe ist, daß durch sie nicht alle Strahlen der aussendenden Fasern aufgefangen werden, kann das Linsensystem gemäß vorliegender Erfindung einen Wechsel im festen Winkel des Abstrahlungsfeldes der aussenden Faser bewirken, um eine leistungsfähige Ankoppelung zu erzielen. Das direkte bloße Vorsetzen einer Faser vor Lichtempfänger dieser Eigenschaften kann eine ebenso wirksame Ankoppelung nicht ergeben. Für den Fall, daß die Detektorfläche alle Strahlen der aussendenden Faser auffängt, wie es der Fall bei einem Detektor mit relativ großer Fläche ist, werden die Vorteile des Ausrichtens und leichten Verbindens verwirklicht, und zwar selbst dann, wenn der Übertragun.^nwirkungsgrad sich gegenüber dem des direkten Vorsetzens einer Faser nicht wesentlich verbessert.

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ab

In der nachfolgenden Beschreibung sind AusfUhrungsbeisplele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselementes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Bestandteile des Verbindungselements gemäß Fig.l,

Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Fig.l,

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3»

Flg. 5 einen vergrößerten Längsschnitt durch das MitteIsttlck des Verbindungselements zur Veranschaulichtung der Übertragung des Lichts von einer optischen Faser zur anderea ,

Fig. 6 einen Teilausschnitt zur Veranschaulichung des ersten Schritts beim Zusammenbau einer optischen Faser mit dem transparenten Block der Einrichtung,

Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 6 zur Ver-

anschaulichung eines weiteren Schritts in dem Verfahren des Zusammenbaus,

Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer abgeänderten Form der Erfindung,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch das Verbindungselement der Fig. 8 in zusammengesetzter Lage,

Fig. 10 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Mittelabschnitt des Verbindungselements der Fig.9j

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Flg. 11 eine schematische Ansicht eines optischen Systems, in dem Verbindungselemente gemäß der Erfindung verwendet sind,

Fig. 12 eine Vorderansicht einer Laserdiode zur Veranschaulichung von deren Ausstrahlungscharakteristik,

Fig. 13 eine Seitenansicht zu Fig. 12, Fig. l4 eine Draufsicht auf die Laserdiode der Fig. 12 und 13,

Fig. 15 einen Längsschnitt dufrch ein Verbindungselement zur Ankoppelung einer Laserdiode an eine aufnehmende Faser,

Pig. l6 einen vergrößerten Schnitt des mittleren Teils des Verbinders der Flg. 15»

Fig. 17 einen vergrößerten Schnitt eines Ausführungsbeispiel?;, mittels dessen eine lichtaussendende Diode an eine Faser gekoppelt 1st,

Fig. 18 einen vergrößerten Schnitt durch ein Verbindungselement, durch das eine Faser an einen Lichtempfanger angeschlossen 1st,

Fig. 19 einen Teilschnitt durch ein Verbindungselement, mittels dessen eine optische Faser an einen Lichtempfanger mit kleiner Empfangsfläche angekoppelt ist,

Fig. 20 einen vergrößerten Teilschnitt der Verbindungsstelle zwischen dem Ende der Faser und dem Verbindungselement, wobei die Faser an ihrem Ende eine Ringfassung tr'L^t.

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Das in den Pig.l - 5 gezeigte Verbindungselement 10 macht zum Verbinden einzelner Fasern der Kabel 11 und 12, die jedes aus mehreren Pasern bestehen können, Gebrauch von einer Objektiv-IemersiorE-Linsen-Kombination. Im gezeigten Beispiel enthält jedes der Kabel der Einfachheit halber drei optische Käsern, obwohl klar ist, daß eine mehr oder weniger große Anzahl von Pasern in Jedem Kabel enthalten sein können. Die einzelnen Fasern 13 bzw. 14 der Kabel 11 bzw. 12 reichen bis an parallele Endflächen 15 und 16 eines Blocks 17 heran, der die Funktion eines Kopplungsblocks innerhalb des Verbindungselementes hut. Der Block 17 kann aus Acrylharz oder aus Kunststoff bestehen, das im wesentlichen aus polymerisiertem Methyl-Methakrylat. besteht, wie es z.B. unter den Bezeichnungen Plexiglas und I.ucite bekannt ist.

Die Fasern 13 und 14 sind zylindrisch und haben, wie gezeigt, gleichen Durchmesser, obwohl das Verbindungselement so ausgelegt sein kann, daß es sich mit Fasern unterschiedlichen Durchmessers verwenden läßt. Jede Faser hat einen Kern, durch den das Licht übertragen wird, und einen den Kern umgebenden Mantel. Es können Fasern sowohl mit sprunghaftem als auch mit stetigem Verlauf des Brechungsindex Verwendung finden. Die optischen Fasern der beiden

Kabel werden in gegenseitiger Gegenüberstellung durch geeignete Mittel gehalten, z.B. durch die gezeigten Klemmstücke 19 und 20, die normalerweise aus Kunststoff bestehen. Das Klemmstück 20 weist parallele, V-förmige Rillen 21 im mittleren Teil seiner oberen Oberfläche 22 auf. In der Mitte des Klemmstücks 20 befindet sich eine rechtwinklige Ausnehmung 23, die senkrecht zu den Achsen der Rillen 21 orientiert ist. Auf den 4er Ausnehmung 23 abgewandten Seiten der Rillen 21 befinden sich offene Kammern 24 bzw. 25 im Klemmstück 20, die sich weiterhin in halbzylindrischen Rillen 26 und 2γ fortsetzen.

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Das andere Klemmstück 19 hat Rippen 28, die von seiner unteren Oberfläche 29 vorstehen. Die Rippen 28 entsprechen in ihrer Lage und Anzahl den V-förmigen Rillen 21 im Klemmstück 20. Eine rechtwinklige Ausnehmung 30 ist senkrecht zu den Rippen orientiert und liegt im Mittelteil des oberen Klemmstticks 19. Auf den der Ausnehmung 30 abgewandten Seiten der Rippen 28 befinden sich im oberen Klemmstück 19 Kammern 3* und 32, die zu den Kammern 24 und 25 des unteren KleramstUcks 20 passen. Auch im oberen Klemmstück 19 setzen sich die Kammern 31 und weiterhin in halbzylindrischen Rillen 33 und 34 fort, so daß ^je am äußeren Ende des Klemmstücks 19 liegen.

Wenn das Verbindungselement IO zusammengebaut wird, paßt der transparente Block 17 in die zwei mittleren Ausnehmungen 23 und 30 der KlemmstUcke, indem er das Gegenstück zu diesen Ausnehmungen darstellt. Schrauben 35 halten die KlemmstUcke 19 und 20 mit ihren einander zugewandten Flächen 22 und 29 zusammen, wodurch auch der transparente Block 17 In der Baueinheit gehalten wird. Die optischen Fasern 13 und 14 sind innerhalb der

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Rillen 21 aufgenommen und werden von den Rippen 28 des oberen Kleramstücks 19 erfaßt. Dadurch werden die Fasern 13 und 14 in die V-förmigen Rillen 21 eingekeilt und sicher in ihrer Lage gehalten.

Die optischen Fasern 13 werden innerhalb der vereinigten Kammern 24 und 31 der Klemmstücke 19 und 20 aus dem Kabel 11 vereinzelt. Von da ab ist auch die Schutzbeschichtung 36 von den Enden der Fasern 13 entfernt und letztere sind in ihrem Abstand so weit auseinandergehalten, daß sie in die Rillen zu liegen kommen. Der äußere Umfang des Kabels 11 wird zwischen den halbzylindrischen Rillen 26 und 33 festgeklemmt. Ähnlich sind die Fasern 14 innerhalb der kombinierten Kammern 25 und 32 getrennt geführt, während das Kabel 12 durch die halbzylindrischen Rillen 27 und 34 festgeklemmt ist.

In den einander gegenüberliegenden Endflächen 15 und 16 des Blocks 17 sind durch Rotationsflächen Hohlräume 37 und 38 begrenzt, wovon Je ein Hohlraum einer aus den Fasern I3 oder zMp;eordnet ist. Im dargestellten Beispiel sind die den Jeweils inneren Bereich der Hohlräume 37 und 38 begrenzenden Flächen 39 und 4o Kugelausschnitt-Flächen. Tangential zu den Flächen 39 und 4o schließen sich zur offenen Seite der Hohlräume 37 und 38 Flächen 41 und 42 in Form von Kegelstumpfmantel-Flächen an. Die Hohlräume 37 und 38 verjüngen sich so nach innen. Die Hohlräume 37 und 38 sind einander in Größe und Oestalt gleich und auch in genauer Gegenüberstellung angeordnet. Mit anderen Worten

/innersten Punkte, d.h. die _

liegen die/Scheitelpunkte der Hohlräume 37 und 38 auf einer gedachten Geraden, die durch die Mitten der Austrittsflächen der beiden Hohlräume an den Endflächen I5 und 16 des transparenten Blocks 17 gehen, d.h. auf der optischen Achse des üystems. Wenn der Block 17 in den kombinierten Ausnehmungen 23 und 30 liegt, setzt s,ich Jede solche optische Achse in einer der Rillen 21 fort. "

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Die größte Querabmessung Jedes der Hohlräume 37 und 38 ist größer als die Durchmesser der Fasern 13 oder 14. Dies bedeutet, daß die Enden der Fasern innerhalb der Hohlräume Platz haben, wie dies in Fig.5 gezeigt ist. Die vorderen Kanten der Fasern werden in Berührung mit den Grenzflächen der Hohlräume gebtacht, wenn die Anordnung zusammengebaut wird, wobei die Berührung entweder an den Kugelausschnitt-Flächen oder nahe daran stattfindet. D.h. , daß die Kante

liegt, gegen die Rotationsfläche eines der Hohlräume 37 in der Endfläche 15 des Blocks 17 gedrückt wird. Die Berührung erfolgt entweder an der Kugelausschnitt-Fläche 39 oder an der Kege1stumpfmantel-Fläche 41 in der Nähe der Fläche 39. Die Endfläche 46 der Faser 13 ist senkrecht zur Faserachse gearbeitet, so daß eine Linienberührung am Umfang der Faser an der Kante 43 gegeben ist. Die Faser 13 wird axial in den Hohlraum Yf entweder von Hand oder durch andere Mittel hineingedrückt, bevor sie in einer der Rillen 21 geklemmt wird, wodurch sich aufgrund der Berührung der kreisförmigen Kante 43 mit der den Hohlraum bildenden konkaven Rotationsfläche ein selbstzentrierender Effekt

ergibt. Die Berührung der Kante 43 legt das Ende des Fanerkerns zur Linsen-Fläche 39 auch axial fest.

Ähnlich liegt an der gegenüberliegenden Endfläche 16 des Blocks 17 die Kante 47 zwischen der Umfangsfläche 48 des Mantels 49 und der ebenen vorderen Endfläche 50 der Paser 14 an der den Hohlraum 38 begrenzenden Fläche an. Diese Berührung findet an der Kugelausschnitt-Fläche oder nahe dieser Fläche an der Kegelstumpfmantel-Fläche 42 statt.Die Endfläche 50 der Faser ist senkrecht zu deren Achse gearbeitet, so daß durch Eindrücken der Faser 14 In axialer Richtung in den Hohlraum 38 die Berührung zwischen der Kante 47 und der den Hohlraum 38

und axial/ festlegt begrenzenden Fläche die Faser 14 zentriert/. Die in Form der Rillen 21 und Rippen 28 gegebene Faserhalteeinrichtung unterstützt die Ausrichtung der Fasern 13 und 14 zwecks richtiger Orientierung untereinander und mit den Hohlräumen 37 und 38.

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Das Ergebnis ist eine wirksame Ausrichtung der Pasern 13 und 14, so daß innerhalb der Herstelltoleranzen eine genaue Gegenüberstellung und Ausrichtung ihrer Achsen der Fall ist. Schenkungen der Faserdurchmesser werden durch diese präzj ye Anordnung ihrer Achsen kompensiert.

Im Inneren der Hohlräume 37 und 38 befindet sich ein optisches Material 5I, etwa eine Flüssigkeit mit einem bestimmten Brechungsindex, Gelatine oder anderes Material. Dieses Material füllt die Zwischenräume zwischen den Endflächen 46 der Faser I3 und den die Hohlräume 37 definierenden Flächen, ebenso wie die Zwischenräume zwischen den Endflächen 50 der Fasern 14 und den die Hohlräume 38 definierenden Flächen.Sofern das Material 51 flüssig ist, wird es durch die Oberflächenspannung in den Hohlräumen gehalten, so daß es nicht aus den Hohlräumen herauuf]ießt, selbst wenn es keine hohe Viskosität zeigt.

Beim Zusammenbau wird im Falle der Verwendung von optischer Flüssigkeit ein Überschuß an optischem Material 5I in den Hohlraum eingeführt, wie in Fig.6 gezeigt ist. Hiernach wird die Faser vorgerückt, so daß sie in axialer Richtung in den Hohlraum eintritt, was durch die verhältnismäßig weit auseinanderlaufenden Eingangsflächen des Hohlraumes begünstigt wird. Wenn die Faser nach innen bewegt wird, um die den Hohlraum definierende Fläche zu berühren, wie dies in Fig.7 angedeutet wird, wird ein Überschuß an Flüssigkeit aus dem Raum zwischen dem Faserende und der den Hohlraum definierenden Fläche herausgedränKt. Ein bedeutender Vorteil ergibt sich aus dem Schmiere Γ VuVA. der Flüssigkeit, der die Faserendfläche und die Hohlraumgron/.fläche vor Absplittern oder Zerkratzen schützt. Auch wäscht die Flüssigkeit das Ende der Faser ab, was ebenso zur Verbesserung der Verbindung beiträgt.

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Der Brechungsindex des optischen Materials 5* hat eine bestimmte Beziehung zum Brechungsindex des transparenten Blocks 17. Beim Beispiel des Verbindungselements der Fig. 1-5 liegt der Brechungsindex des optischen Materials 51 höher als der des Blocks 17, um das von einer optischen Faser ausgesandte Licht so zu brechen, daß es von der anderen wieder aufgefangen wird.

Bei diesem Beispiel ist die Faser 13 die aussendende Faser und die Paser 14 die empfangende Faser. Die aus dem Kern b2 dor Faser 1? austretenden Strahlen werden an der Kugelausschnitt-Fläche 39 so gebrochen, daß sie gegen die Kugelausschnitt-Fläche 4o gerichtet werden, an der sie wiederum gebrochen werden. Nahezu alle der ausgesandten Strahlen fallen auf das Ende der Faser 14, so daB sie in deren Kern 53 durch die Endfläche 50 eintreten können.

Die Kegelstumpfmantel-Flächen 41 und 42 dienen nur als Einführflächen in die Hohlräume 37 und 38, Jedoch nicht als Linaenoberflachen. Aus diesem Grund ist die Anordnung so getroffen, daß die Kanten 43 und 47 der Fasern 13 und 14 die Kugelausschnitt· Flächen 39 und 40 berühren oder nahe diesen Flächen liegen. Dies bewirkt, daß die aus dem Kern der Faser 12 austretenden Strahlen durch die Kugelausschnitt-Flächen 39 und 40 gebrochen werden und von der Faser 14 wieder empfangen werden. Die Einführung der Fasern in die Linsenhohlräume und das richtige Positionieren ihrer Endflächen in Bezug auf die Linsenoberflächen werden dadurch erleichtert, daß der Kegelwinkel der kegelstumpfförmigen Flächen 41 und 42 30⁰ ist (d.h. Jede der Flächen 41 und 42 unter einem Winkel von 30° zur Achse des zugehörigen Hohlraums liegt).

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Die Abstrahlungscharakteristik der aussendenden Faser und die Empfangscharakteristik der empfangenden Paser bilden die Basis für die Auswahl des Radius der Linsenhohlräume, des Brechungsindex des optischen Materials der Linsen und des Brechungsindex des transparenten Blocks für die optische Kopplung. Polymerisiertes Methyl-Methakrylat ist besonders für den transparenten Block I7 geeignet, und zwar wegen der Eigenschaften des Materials einschließlich der Fähigkeit, sich als Linsenhohlräume genauer Form gießen zu lassen. Wenn dieses Material gewählt wird, ist der Brechungsindex des transparenten Blocks bestimmt, so daß die Krümmungsradien der Linsenhohlräume , der Brechungsindex des Materials hierfür, der Abstand der IAnaenscheitel voneinander und der Abstand der Faserendfläche vorn zugehörigen Linsenscheitel die Variablen werden. Diese Variablen erlauben dem Konstrukteur, die Werte zur Erfüllung von Forderungen so zu wählen, daß die Herstellung des Verbindungselements auf wirschaftlichstem Wege ohne Preisgabe der Leistungsfähigkeit ermöglicht wird. Eine geringe Krümmung des Linsenhohlraumes erfordert eiren verhältnismäßig hohen Brechungsindex für das in diesen Hohlraum einzubringende Material. Umgekehrt muß bei einem verhältnismäßig niedrigen Brechungζ index dieses Materials die Krümmung der die Linse begrenzenden Fläche größer sein. Ein höherer Brechungsindex der Linsenflüssigkeit erfordert einen geringeren gegenseitigen Abstand der Linsenscheitel. In einem typischen Beispiel für die Verbindung von optischen Fasern mit einem Brechungsindexsprung zwischen Kern und Mantel mit einer numerischen Apparatur von 0,16 und bei Verwendung von Methyl-Methakrylat für das Material des Blocks I7 mit ejnem Brechungsindex von 1.484 sind folgende Daten anwendbar:

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Außendurchmesser der Faser - 125 pi Kerndurchmesser der Paser - 85

Radius der die Linse begrenzenden Oberfläche - 70 μη

Brechungsindex der die Linse ■ . ■.
bildenden Flüssigkeit - . 1,965 Gegenseitiger Abstand der Hohlräume ·.■■·■ 329 p»

Abstand der Faserendfläehe

zum Linsenscheitel = 42,5

Die Ausrichtung der Scheltelpunkte der Hohlräume quer zur optischen Achse ist das empfindlichste Kriterium beim Aufbau des Verbindungselements. Dieses Kriterium kann am besten dadurch eingehalten werden, das der transparente Block 17 mit seinen Hohlräumen 37 und 58 durch Präzisionsformen hergestellt wird. Die Empfindlichkeit gegenüber axialen Toleranzen 1st nicht so groß wie gegenüber einem transversalen Versatz. In dem gezeigten System kann der Endabstand der Fasern innerhalb gewisser Grenzen verändert werden, ohne daß dies großen Einfluß auf die Verluste im Verbindungselement hat. Verluste aus Freenel-Reflexionen sind bedeutend geringer als bei Verbindungselemente^ in denen die Fasern durch Stoßverbindungen ohne zwischengeschaltete Flüssigkeit aneinander ansehließen.

Die im obengenannten Beispiel angegebenen Daten richten sich nach der Art des Modenumfangs der Faser. Der Modenumfang steht In Beziehunc zum Verlauf des Brechungsindex, zum Kerndurchmesser und zur numerischen Apertur der Faser.

Diese Charakteristiken, zusammen mit den Beugungs- und Aberrationseffekten des Gesamtsystems, werden zur Bestimmung der Parameter herangezogen, die den höchstmöglichen Kopplungsgrad ergeben.

Aberration und Beugung haben die Wirkung, daß sie das idealisiert« Fernfeld der auf den Kern 53 der empfangenden Faser 14 der Flg. 5 auffallenden LlohtbUndel verschmieren.

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Dies hat die Wirkung, daß Lichtstrahlen, die nahe der Kant.e des Kerns 53 auf die empfangende Paoer 14 auftreffen, in den Mantel 49 gelangen und für die übertragung verlorengehen.

., , bti:z Kernfeld-.'jtrahlenbündeln

Ahnlich werden Lichtstrahlei/ die ganz auf die Oberfläche des Kerns 53 auftreffen, so gestreut, daß ihr Auftreffwinkel außerhalb des nutzbaren Empfangswinkels der Faser am Auftreffpunkt liegt. Ein Lichtverlust aus solchen Aberrationen und Beugungserscheinungen kann dadurch auf den kleinstmöglichen Wert gebracht werden, daß die Krümmung der die Linsen definierenden Oberflächen, die Scheitelabstände und die Brechungsindices entsprechend variiert werden, und zwar unter Berücksichtigung der Aunt.rahlungscharakteristik der auEendenden und der Empfangscharakr.eristik der aufnehmenden Faser.

Zwischen den Objektiv- und Immersionslinsen der Anordnung gemäß Fig. 8-10 ist eine Zwischenlinse eingeschaltet. Bei diesem Beispiel ist die Zwischenlinse eine Feldlinse. Der Gebrauch einer Zwischenlinse gestattet es, das \erbindungselernent so aufzubauen, daß es in der Mitte trennbar ist und die optischen Fasern an der Stelle, an der sie mit den Objektiv- und Immersionslinsen in Berührung stehen, beim Zusammenschließen und Trennen des Verbindungselements nicht gestört werden. Diese Anordnung erlaubt auch eine größere räumliche Trennung zwischen den Enden der Fasern, was die Herstellung des Verbindungselements erleichtert. Es ist auch nicht so empfindlich gegenüber Fehlausrichtunßen der Hohlräume in Querrichtung wie das vorhergehend beschriebene Beispiel, weil der Bündelbereich an der Feldlinse großer ist. Die axiale Toleranz für die Fasern ist dagegen kritisch.

Das Verbindungselement 54 umfaßt zwei Hauptabschnitte 55 und 56 , von denen Jedes wiederum in zwei Klemmstücke geteilt ist. Für den Hauptabschnitt 55 sind dies die Klemmstücke 57 und 58 auf der linken Seite in der in den Zeichnungen gezeigten Ansicht, sowie in gleicher Weise ausgebildete Klemmstücke 59 und 60 für den Hauptabschnitt 56 auf der rechten Seite. Diese Kienunstücke sind grundsätzlich ähnlich den Klemmstücken 19 und 20 des Ver bindungselements 10 aus dem vorhergehend beschriebenen Beispiel.

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Dies heißt, daß im unteren Klemmstück 58 V-förmige Rillen 6l vorgesehen sind, während sich im oberen Klemmstück 57 dazu pas seide Rippen 62 befinden. Rillen und Rippen halten die optischen Pasern wiö dies bereits im vorhergehenden Beispiel beschrieben wurde. Der andere Hauptabschnitt 56 des Verbindungselements 54 ist ähnlich aufgebaut und enthält ebenfalls V-förmige Rillen.63 in unteren Klemmstück 60 sowie dazu passende Rippen 64 im oberen Klemmstück 59·

Kammern 65 und 66 sind in den KlemmstUcken 57 und 58 des Hauptabschnittes 55 vorgesehen und bilden einen Raum, in dom die Pasern aus dem Kabel vereinzelt und in die V-förmigen Rillen 61 gerichtet eingeführt werden. Halbzylindrische Rillen 67 und 68 in äußerer Portsetzung der Kammern 65 und 66 umgreifen das Kabel dort, wo es in das Verbindungselement eintritt.. Ähnlich haben die Klemmstücke 59 und 60 des anderen Hauptabschnitts 56 des Verbindungselements Kammern 69 und 7o sowie halbzyliruirisch Rillen 71 und 72 in äußerer Fortsetzung hiervon.

Ausnehmungen 74 und 75 sind in den ebenen Vorderflächen 76 und der Klemmstücke 57 und 58 des Hauptabschnitts 55 ausgebildet. Die Ausnehmungen 74 und 75 treten auch gegenüber dt? η Flächen 78 und 79 der Klemmstücke 57 und 58 nach innen zurück, welche-Flächen 78 und 79 bei zusammengebautem Verbindungselernent einander benachbart liegen. Die zwei Ausnehmungen 74 und 75 haben auoh hinterschnittene Ausnehmungsabschnitte 80 und 8l, die sich paralle zu den Vorderflächen 76 und 77 erstrecken. Auf di«?.".o Weise cind die beiden Klemmstücke 57 und 58 nach ihrem Zusammenbau in .Jor Lage, einen transparenten Block 82 zu halten, der aus Methyl-Methakrylat hergestellt ist. Letzterer weist rückwärtige Flansche 84 und 85 entlang seinen Seitenkanten auf, die in die hintcrschnittenen Aüsnehmungsabschnitte 80 und 8l passen. Die äußere

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Gestalt des transparenten Blocks 82 entspricht den BegrenzungsflMchen des Hohlraums, wie er durch die vereinigten Ausnehmungen 7^ und 75 einschließlich ihrer Ausnehmungsabschnitte 80 und 81 gebildet wird, so daß der Block 82 durch die zusammengebauten Klemmstücke 57 und 58 sicher gegen Jede Bewegung und

iienau in Bezug auf die Rillen 61 gehalten wird, in denen die ^optischen Fasern liegen. Die Vorderfläche 86 des transparenten Blocks 82 liegt bündig mit den Vorderflächen 76 und 77 der Klemmstücke 57 und 58. Die Rückfläche 87 des transparenten Blocks 82 liegt an den ebenen Innenflächen 88 und 89 dor Ausnehmungen 7^ und 75 an. Die Vorderfläche 86 sowie die Rückfläche 87 sind senkrecht zur Längsachse der V-förmigen Rillen 61 orientiert.

In der Rückfläche 87 des Blocks 82 sind durch Rotationsflächen 91 Hohlräume für die Objektivlinsen des zusammengebauten Verbindungselements begrenzt. In der Vorderfläche 86 des Blocks 8? sind ebenso Hohlräume durch Rotationsflächen 92 von größeren Durchmesser als dem für die Objektivlinsen begrenzt. Die Rotationsflächen 92 bilden die Oberflächen für eine Hilfte der Feldlinsen des Verbindungselements, wenn dieses zur Herstellung der optischen Verbindung zusammengeschlossen 1st. Es befindet sich Je eine Rotationsfläche 92 gegenüber Jeder Rotationsfläche 91 einer rückwärtigen Linse.

Der zweite Hauptabschnitt 56 des Verbindungselements 5^ ist gleich dem Hauptabschnitt 55 aufgebaut und enthält Ausnehmungen 93 und 9^ mit hinterschnlttenen Ausnehmungsabschnitten 95 und zum Halten eines transparenten Blacks 97.

Durch Rotationsflächen Io7 in der RUckflache I08 des Blocks 97 sind Hohlräume definiert, die die Immersionslinsen des Verbindungselements bilden. Rotationsflächen Io9 in der Vorder-

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Ζ9

fläche Ho des transparenten Blocks 97 werden als Grenzflächen für die FeIdlinsen der Anordnung benutzt.

Schrauben 111 halten die beiden Klemmstiicke 57 und 58 des Hauptabschnitts 55 zusammen. Schrauben 112 sichern In .^:?hnl ϊ·Μη·γ Weise die Klemmstiicke 59 und 6o des Hauptabschnitte 56. In Lingsrichtung eingeschraubte Schrauben 113 erstrecken sich durch die Hauptabschnitte 55 und 56 und sichern die zusammengeschlossene Lage de*s Verbindungselements. Jeder ri.v.intabschnitt des Verbindungselements enthält einen Stift 114, der auf tinor Seite der Vorder fläche nach vorne steht, und eine dazu passende öffnung 115 in der anderen Seite. Wenn das Verbindungselement zusammengeschlossen wird, treten die Stifte 114 in die öffnungen 115 ein und richten die Hauptabschnitte 55 und 56 zueinander aus. Für den Auseinanderbau der Hauptabschnitte 55 und 56 werfen die Schrauben 11.5 gelockert, so daß eine Trennung in der Mi'te des Verbindungselemente 54 eintritt, wogegen die Stellen, an denen die optischen Pasern die Objektiv- und Immersionslinsen berühren, keine Störung durch die Trennung eintritt. Auf diese Weise ist es unmöglich, daß die Pasern beim Auseinander- und Zusammenstecken des Verbindungselements in Unordnung gebracht oder UmwelteinflUßen ausgesetzt werden.

Wie im erstgenannten Beispiel wird auch bei diesem Beispiel eine optische Flüssigkeit mit einem Brechungsindex für die Linsen benutzt. Das Material 117 flir die Objektiv- Immersionyllnsen hat bei dem dargestellten Beispiel einen Brechungsindex, der geringer ist als der der transparenten Blocks 82 und 97, die untereinander den gleichen Brechungsindex haben. Ein hiervon unterschiedliches optisches Material II8 wird im Hohlraum für die Feldlinse benutzt und hat einen Brechungsindex, der jrröuer 1st als der der transparenten Blocks 82 und 97. Als Folge dieser BrechungsIndexes ergibt sich eine Strahlenführung, wie sie in Fig« Io angegeben ist. Die von der Paser 13 ausgesandten Strahlen durchsetzen die vom optischen Material 117 in dem durch die Rotationsfläche 91 begrenzten Hohlraum gebildete Linse und werden

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SO

an der Rotationsfläche 91 aufgrund der Unterschiede der Brechungsindices der optischen Materialien 117 und 82 divergierend gebrochen. Die Strahlen werden von der Feldlinse aufgenommen, die verhältnismäßig großen Durchmesser hat. Die FcIdlinse wiederum richtet die Lichtstrahlen auf die Immersions Linse die durch die Rotationsfläche Io7 begrenzt ist,wodurch die Strahlen so gebrochen werden, daß sie im Kern 53 der Faser 14 empfangen werden.

Die erfindungsgemäße Technik kann bei Ankoppelung einer Lj cliL-quelle an eine Faser, einer Faser an einen Empfänger wie auch einer Faser an eine Faser Verwendung finden. Ein System, bot dem alle diese Techniken angewandt sind, ist schematisch jn Fig. 11 dargestellt. Es enthält eine Lichtquelle 119, die durch ein Verbindungselement 120 an eine optische Faser 121 angeschlossen ist. Diese erhält Licht, das von der Quelle II9 ausges^ndt wird. Ein Verbindungselement 122, das ähnlich einem der oben beschriebenen Verbindungselemente 10 oder 54 ist, erlaubt in diesem System dem Licht aus der Faser 121, in die aufnehmende Faser 125 einzutreten. Ein weiteres Verbindungselement 124 veranlaßt das Licht aus der Faser 123, von einem Detektor 125 aufgenommen zu werden, der den Ausgang des Systems darstellt.

Der Gebrauch einer Laserdiode für die Lichtquelle II9 verspricht attraktive Möglichkeiten wegen ihrer verhältnismäßig hohen Leistung, ihrer moncPhronatLschai Strahlung und der Leichtigkeit, womit sie modulierbar ist. Ein Problem ergibt sich indessen aus der Tatsache, daß eine typische Laserdiode ein elliptisches Bündel erzeugt, wie dies schematisch in den Figuren 12, 1„' und 14 angedeutet ist. Das Bündel 126, das durch eine solche Laserdiode ausgesandt wird, hat eine große Divergenz in einer Richtung senkrecht zur längeren Kante der streifenförmigen aussendenden Fläche der Laserdiode. Gewöhnlich ist die streifonförmige aussendende Fläche der Laserdiode viel kleiner als die w.uer-

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Schnittfläche des Kerns einer Mehrmoden-Faser. Gewöhnliche Koppelungsanordnungen ergeben keine wirksame Koppelung einer Laserdiode an eine Mehrmoden-Paser, die eine konische Empfang charakteristik geringerer Divergenz hat, als diese für das nu:;-gesandte Bündel der Laserdiode vorliegt. Sogar das unmittelbare Anlegen des Endes der Faser gegen die Laserdiode ergibt keine Besserung der leistungsarmen Koppelung, da die extrem divergent ausgesandten Strahlen nicht in die Faser eingekoppelt werden können. Die Linsentechnik gemäß vorliegender Erfindung schafft dagegen eine vereinfachte Form der Verbindung mit bedeutend verbessertem Wirkungsgrad.

Das Verbindungselement 120, das in Fig. 15 und, in vergrößertem .Schnitt, in Fig. 16 darnestellt ist, enthält einen als Koppelungsblock arbeitenden transparenten Block 128. Dieser stellt einen Körper aus lichtübertragendem Material, z. B. Kunststoff, Glas oder ähnlichem Material dar, wie es für die Koppelungsblocks der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bereits beschrieben wurde. Der als Koppelungsblock wirkende Block 128 kann innerhalb des Verbindungselements mittels Klemmstücken 129 und 130 gehalten werden,die air Atfhah me des Blocks eine Ausnehmung aufweisen. Sie v/erden, wie in den obigen Beispielen, durch geeignet Mittel zusammengehalten. Im Block 128 sind entgegengesetzt gerichtete Hohlräume 131 und 132 in den beiderseitigen ebenen Endflächen 133 und 134 ausgeformt. Die Hohlräume 131 und 132 sind durch Rotationsflächen begrenzt und enthalten innere Endabschnitte 135 und 136, die durch Kugelausschnittflächen definiert sind, an die sich kegelstumpfförmige Eingangsflächen 137 und I38 anschließen.

Die Faser 121 ragt in den Hohlraum I32, wobei ihre am Ende liegende Kante 139 an der den Hohlraum begrenzenden Fläche anliegt. Die Faser 121 ist in axialer Richtung in den Hohlraum 132 gedrückt und durch die Klemmstücke 129 und 130 erfaßt, so daß die Faser auch weiterhin eine Axialkraft gegen in die den Hohlraum begrenzende Oberfläche ausübt. Dabei wird ein Zentrierungseffekt bewirkt. Dieser richtet die Achse der Faser

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zur Achse des Hohlraums 132 genau aus. Den freien Raum zwischen der Endfläche l4o der Faser 121 und der den Hohlraum 132 begrenzenden Wand füllt ein optisch transparentes Material l4l, z. B. eine brechende Flüssigkeit. Der Brechungsindex dieser Flüssigkeit ist so gewählt, daß das Bündel an der Fläche 136 passend gebrochen wird, um eine optimale Leistungseinkoppelung in die Faser 121 zu bewirken.

Innerhalb des Hohlraums 131 befindet sich ein Einsatz 144 aus optisch transparentem Material, z. B. Kunststoff oder Glas. iJi^ser Einsatz hat eine vordere Außenfläche 145, die als Gegenstück zur kegelstumpfförmigen Fläche 137 des Hohlraums 131 mit dieser in Berührung steht und an einer querliegenden,vorderen Endfläche 146 endet. Am rückwärtigen Ende des Einsatzes 144 befindet sich eine sich verjüngende, hintere Fläche 147 kegelstumpfförmiger Gestalt. Ihre äußere Kante fällt mit dem Außenumfang der vorderen Außenfläche 145 zusammen. Eine Dichteinlage 148 aus nachgiebigem, elastomerem oder ähnlichem Material paßt über die hintereFläche 147. An der Außenseite der Dichteinlage 148 liegen die Klemmstücke 129 und 130 mit geneigten Flächen 149 und 150 an, die parallel zur Fläche 147 des Einsatzes 144 liefen. Deshalb wirkt die Kraft der Klemmstücke 129 und 130 beim Zusammenbau des Verbindungselemente 120 durch die Dichteinlage 148 un-i drückt den Einsatz 144 nach innen relativ zum Hohlraum 131. Dies sichert die Berührung der Fläche 145 des Einsatzes 144 mit der Fläche 137 des Hohlraums I3I. Da die beiden sich berührenden Oberflächen kegelig zulaufen, wird der Einsatz 144 zentriert und relativ zum Hohlraum I3I ausgerichtet, wenn das Verbindungselement zusammengebaut wird.

Längs der Achse des Einsatzes 144 erstreckt sich eine öffnung 152 kreisförmigen Querschnitts, die von der vorderen Endfläche 146 ausgeht und nach innen bis nahe an den rückwärtingen Abschnitt des Einsatzes 144 reicht. Auch die öffnung 152 ist verjüngt, wobei sie zur Endfläche 146 hin auseinanderläuft.

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Eine weitereöffnung 154 kann «ine zylindrische Form haben und ist axial zur öffnung 152 ausgerichtet. Sie erstreckt sich vom rückwärtigen Ende des Einsatzes 144 nach innen und hat einen größeren Durchmesser als das innere Ende der öffnung 1^2. Dementsprechend endet die öffnung 154 mit einer Schulter 155, wo sie an die öffnung 152 anschließt. Als Gegenstück zur öffnung 154 ist in dieser ein Tragblock I56 aufgenommen, dessen vorderes Ende 157 an der Schulter 155 anliegt. Die Laserdiode 127 wird vom Tragblock 156 an dessen vorderen Ende 157 gehalten. Die Laserdiode 127ist in Bezug auf die Oberfläche des vorderen Ende 157 des Tragblocks I56 zentriert. Damit ist sie auch im Bezug auf die verjüngte öffnung 152 zentriert. Der elektrische Anschluß 158 für die Laserdiode erstreckt sich nach rückwärts durch das Verbindungselement weg vom Tragblock 156.

Innerhalb der öffnung 152 und innerhalb des Hohlraums I3I vorderhalb des Einsatzes 144 befindet sich ein optisches Material 159» z. B. eine brechende Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit steht in Berührung mit der Laserdiode 127 und füllt den freien Raum innerhalb der öffnung I52 vorderhalb der Laserdiode und ebenso innerhalb des Hohlraums IjJl aus.

Die öffnung 152 wirkt als sich erweiternde Wellenführung, die die Querabmessung der Strahlung der Laserdiode sich ausdehnen läßt, dafür deren Winkeldivergenz verringert. Die wirksame Abstrahlfläche wird in eine kreisförmig begrenzte umgewftndelt, die ein axial syfftetrisches , divergentes Abstrahlmuster zeigt. Die Brechungsindizes des optischen Materials 159 und des Einsatzes 144 sind so gewählt, daß das Licht von der Laserdiode i27 an der Wand der öffnung 152 eine Totalreflexion erleidet, wenn es längs der öffnung wandert. Durch genügend lange Ausbildung der als Wellenführung dienenden öffnung 152 mit einem optimalen Kegelwinkel wird eine Mischung des Lichts erreicht, wenn das Licht auf seinem Weg von der Laserdiode zum vorderen

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Ende wiederholt reflektiert wird. Dies ermöglicht die Erzielung einer bestmöglichen Strahlungsverteilung am abstrahlenden Ende/kegeligen Wellenführung. Sie richtet sich nach den Parametern der empfangenden Faser, wie dem Brechungsindexverlauf, der Kerngröße und der numerischen . Apertur . Die winkelmäßige Verteilung des Bündels beim Austritt aus der Endfläche 146 ist verändert, so daß nicht mehr die stark divergente Charakteristik der Laserdiodenstrahl ungsvertellung besteht. Dagegen ist die aussendende Fläche größer. Die Strahlen im Bündel schließen mit der optischen Achse (der Achse der Wellenführung 152 und des Hohlraums Ij5l) einen geringeren Winkel ein und können so wirksamer in die aufnehmende Faser übertragen werden.

Zur praktischen Ausführung dieser Aufgaben ist der Einsatz 144, der die öffnung 152, die als Wellenführung dient, darstellt, aus Mettylmefliacrylat hergestellt. Dieses hat einen Brechungsindex von etwa 1,484 für Licht der Wellenlänge von 0,83 yum. Das optische Material 159 in der Weilenführung kann dann einen Brechungsindex von annähernd l,789haben. Die Länge der öffnung 152 kann für eine gute Mischwirkung etwa fünfzehnmal so groß wie der Durchmesser der öffnung an ihrer engsten Stelle (der Eingangsöffnung) oder größer sein.

Von hier an arbeitet das System im wesentlichen wie die Anordnung der früheren Ausführungsbeispie]«.. Das bedeutet, daß der Hohlraum I3I als Objektivlinse wirkt, wobei das Licht an der Kugelausschnittfläche 135, die als Linsenfläche wirkt, gebrochen und durch den transparenten Block 128 zum gegenüberliegenden Linsenhohlraum -Ij52 übertragen wird. Dort hat der Hohlraum die Wirkung einer Immersionslinse, die das Licht aufnimmt und bricht, damit es im Kern der Faser 121 aufgenommen wird.

Der Brechungsindex des optischen Materials 159 bewirkt nicht nur eine Totalreflexion in der kegeligen Wellenführur.c, sondern hat auch zur Folge, daß, wegen der Füllung des Hohlräume 131 HiJt-- diesem Material, die notwendige Brechung an der Linsenoberflache 135 erfolgt. Der Brechungsindex des optischen Materials

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159 ist nicht notwendigerweise der gleiche wie der des Materials IAl der Immersionslinse für die Faser 121. Auch der Radius der Kugelausschnittfläche 155 der Linse für die Lichtquelle muß nicht der gleiche wie der Radius wie der Linsenoberfläche 1)6 für die Paser 121 sein. Zusätzlich kann die Austrittsfläche aus der Wellenführung 152 unterschiedlich von der Fläche des Kerns der Faser 121 sein.

Eine lichtaussendende Diode des Typs, bei dem das Licht von einer Kante abgestrahlt wird, hat eine aussendende Fläche, die ein elliptisches Bündel im wesentlichen gleich dem einer Laserdiode erzeugt. Die aussendende Fläche einer solchen lichtaussendenden Diode (LED) kann größer als die einer Laserdiode sein, ist aber trotzdem kleiner als die Fläche des Kerns einer optischen Mehrmoden-Faser. Dementsprechend kann im wesentlichen das gleiche Prinzip beim Ankoppeln einer von einer Kante abstrahlendenden Iichtaussendenden Diode (LED) an eine optische Faser Anwendung finden, wie es oben im Zusammenhang mit einer Laserdiode beschrieben wurde.

Wenn die Lichtquelle für das optische System eine lichtaussendende Diode des Typs ist, bei dem das Licht von einer größeren Fläche abgestrahlt wird, sind diese Fläche sowie der Abstrahlwinkel von der Art, daß der Modenumfang größer als der Modenumfang der aufnehmenden Faser ist. Das Linsensystem gemäß vorliegender Erfindung ist auch im Zusammenhang mit solchen Lichtquellen nützlich, da damit sehr praktisch die Quelleund die Faser verbunden und zugleich zueinander ausgerichtet werden können. Dies ermöglicht die passende Ausrichtung der Faser im Strahlungsfeld, um die beste Ankoppelung an die LED zu erzielen.

Das Verbindungselement I60 gemäß Fig. IT ist für einen solchen Zweck bestimmt, nämlich um eine über eine Fläche abstrahlende LED 161 an die Faser 121 zu koppeln. Die Vorderfläche 162der LED ist nahe benachbart an der ebenen Oberfläche 163 eines transparenten Blocks 164 aus Kunststoff oder Glas angeordnet. Ein der

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Anpassung dienendes optisches Material I65, z. B. eine brechende Flüssigkeit, ist zwischen die Flächen l62 und 163 eingefügt. Die beiden Klemmstücke I66 und I67 des Verbindungselements I60 begrenzen gemeinsam eine Ausnehmung 168, die die LED 161 aufnimmt und deren korrekte Lage sichert. Am gegenüberliegenden Ende des Blocks 164 wird die Faser 121 axial in einen Hohlraum 169 gedrückt, der ähnlich den vorhergehend beschriebenen Hohlräumen ist und ausgerichtet zur LED I6I liegt. Ein optisches Material 170,ζ. B. eine brechende Flüssigkeit, ist im Hohlraum 169 hinter dem Faserende eingeschlossen. Bei dieser Anordnung kann die als optisches Material 170 dienende Flüssigkeit den selben Brechungsindex wie der transparente Block 164 haben. Dementsprechend ergibt sich tatsächlich keine Linsenwirkung am Hohlraum 169, der bei dieser Ausführung statt als Linse als Ausrichteinrichtung und vereinfachte Verbindungsanordnung dient.

Das in Fig. 18 dargestellte Verbindungselement 124 zum Anschließen der Faser 125 an den Detektor 125 enthält einen Linsen-Hohlraum 173 in einem transparenten Block 174 wie in den vorhergehenden Beispielen. Er dient in erster Linie zum Ausrichten der Faser zum Dttektor 125. In diesem Fall hat der Detektor 125 eine verhältnismäßig große Fläche, die etwas größer als die des Kerns der aussendenden Faser 123 ist. Ein optisches Material 175 z· B. eine brechende Flüssigkeit, ist im Linsen-Hohlraum 173 eingeschlossen und füllt den freien Raum zwischen dem Ende der Faser 123 und der Begrenzungswand des Hohlraums 173· Die Faser 123 ist axial in den Hohlraum 173 gedrückt, so daß dadurch eine radiale und axiale, sowie im Zusammenwirken mit den beiden Klemmstücken des Verbindungselements 124, eine winkelmäßige Ausrichtung der Faser 123 mit der Achse des Hohlraums 173 stattfindet.

Am anderen·Ende hat der transparente Block 174 eine ebene Fläche 176. Die ebene Vorderfläche 177 des Detektorfensters liegt nahe benachbart der Fläche I76, wobei ein der Anpassung dienendes

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optisches Material 178,ζ. B. eine brechende Flüssigkeit, zwischen die Fläche 176 des Blocks 17* und die Fläche 177 des i>etektors 125 eingefügt ist* Dies verringert die Verluste aus Fresnelreflexionen zwischen dem Block 17^ und dem Detektor

Die beiden KlemmstUoke I80 und I8I des Verbindungselements die ähnlich den Klemmstück«*der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele von Verblndungselementenausgeführt sein können, haben Ausnehmungen 182 und 183 in ihren vorderen Enden 184 und 185. Diese nehmen den entsprechend gestalteten Außenumfang des Detektors 125 auf. Zum Zwecke der festen Anpressung des Detektors 125 gegen den Block IJ^ ist ein kegelstumpfförmiger Endabschnitt 186 am Detektor 125 vorgesehen. Er wird von einer entsprechend gestalteten Dichteinlage 18? umfaßt. An den Klemmstücken 1J*>O und 181 sind sich verjüngende Flächen I88 und 189 unter dem gleichen Winkel vorgesehen, den auch der kegelstumpfförmige Endabschnitt 186 des Detektors 125 zeigt. Durch die Dichteinlage 187 wird eine Kraft übertragen, die den Detektor 125 gegen die ebene Fläche I76 des Blocks 17^ drückt. Die Ausnehmungen 182 , I83 in den Klemmstücken I80 und 181 sind in genauer Ausrichtung zum Hohlraum 173 gefertigt, so daß die Faser 123 zum Detektor 125 ausgerichtet ist. Der elektrische Anschluß I90 für den Detektor 125 führt von diesem von hinten und zwischen den Klemmetücken 180 und 181 weg. Dementsprechend stellt das Verbindungselement 124 nicht nur ein bequemes Mittel zum Verbinden der Faser 123 »it dem Detektor 125 dar. Vielmehr ist auch eine verbesserte Übertragung gewährleistet, well durch die Ausrichtung von Faser und Detektor sicher gestellt ist, das alles von der Faser abgestrahlte Licht auf die Detektorfläche fällt. .

Für einen Detektor mit kleiner Empfangsfläche z. B. einen, dessen Fläche vergleichbar der Kernfl&eh»der aussendenden Faser oder geringer ist, wird das Systeir so ausgelegt, daß sich eine Linsenwirkung ergibt. Damit wird das aus1 der Faser austretende Licht veranlaßt, auf den Detektor zu treffen. Eine solche Anordnung ist

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in Fig. 19 dargestellt, wobei eine Faser I92 in einem Hohlraum 193 eines transparenten Blocks 19^ aufgenommen und gegen dessen Begrenzungsfläche axial gedrückt ist, so daß die Faser im Hohlraum zentriert ist. Auf der dem Hohlraum I93 entgegengesetzten Seite befindet sich,durch einen Träger 195 an der rechten Lar,e gehalten, der Detektor I96. Die Form der Begrenzung des Hohlrruir.r 193, der Brechungsindex der als optisches Material 197 dienenden Flüssigkeit im Hohlraum und der Brechungsindex des Bio::kr; 19^ sind so gewählt, daß im wesentlichen das gesamte aus den. Faserkern austretende Licht an der Linsenfläche gebrochen urin zum Detektor 196 gesandt wird.

In einigen Fällen kann sich um den Endabschnitt einer Faser nerur. eine Ringfassung befinden. In diesen Fällen wird diese Ringfassung, anstelle der Kante der Faser selbst, in Berührung mit der Grenzfläche des Linsenhohlraums gebracht. Dies kann z. B. dann vorkommen, wenn eine mit Kunstsoff umhüllte Faser angekoppelt werden soll, da es dann notwendig ist, die Ummantelung zum Durchtrennen der Faser und Ausbildung der ebenen, senkrechten, zur Koppelung geeigneten Endfläche zu beseitigen.

Fig. 20 zeigt eine Faser I98 mit einer Ringfassung I99 um ihren Endabschnitt. Die Ringfassung I99 ist rohrförmig mit einer ebenen Vorderfläche 200 senkrecht zur Achse und ausgerichtet zur Endfläche 201 der Faser 198. Die Umfangsflache 202 der Ringfassung 199 ist koaxial zur Faser I98. Dadurch wird eine optische Fasereinheit geschaffen, die sich mit dem Verbindungselement in der gleichen Weise in Beziehung setzen läßt, wicdje oben beschriebenen Fasern. Die aus Ringfassung 199 und Faser 198 bestehende Baueinheit wird axial in den Linsenhohlraum 203 gepresst,wobei überschüssige, als optisches Material 204 dienen.;, brechende Flüssigkeit verdrängt wird. Die vordereKante 2O^ der Ringfassung 199 zwischen deren ebenen Vorderfläche 200 und lirr,-fangsflache 202 wird in Berührung mit der Begrenzungsfläche 20; des Hohlraums 203 gebracht. Dadiwch wird die Achse der Faser 198 genau zur Achse des Linsenhohlraums 203 ausgerichtet, wie

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auch der passende Abstand zwischen der Endfläche 201 der Faser 198 zu der die wirksame Linsenfläche~ bildenden Begrenzungsfläche 206 und deren Scheitel hergestellt.

>er Teil der Ringfassung 199, der die Begrenzungsfläche 206 des Hohlraums 203 berührt, muß mit seiner 90°-Kante nicht notwendig kontinuierlich über den gesamten Umfang gehen, wie dies die dargestellte Kante 205 andeutet. Es könnte auch eine abgeschrägte Fläche an der Stelle der Kante der Ringfassung I99 oder eine andere Gestaltung Verwendung finden, die sich an die Eingangsfläche des Linsenhohlraums 203 anpaßt. Der wesentliche Gesichtspunkt ist, am Faserende einen zur Faserachse koaxialen Anschlag zu schaffen, so daß dieser die Faser zentriert und in der rechten Lage hält, wenn diese axial in den Hohlraum gedrückt und der Anschlag der Faser an der Rotationsfläche des Hohlraums zur Anlace gebracht wird. Die Kante 205 schafft einen solchen Anschlag da sie durch den Schnitt der Umfangsflächen 202 der Ringfassung 199, die koaxial zur Faser 198 ist, und der ebenen Vorderfläche 200 der Ringfassung I99, die senkrecht zur Faserachse ist, definiert ist. Die den Anschlag bildenden Fläche kann über den Umfang auch unterbrochen statt durchgehend sein und wird bei einer solchen Gestaltung in gleicher Weise ihre Funktion erfüllen.

Eine Ringfassung kann auch an einem ummantelten Faserende angebracht sein, obwohl sie normalerweise dann überflüssig und deshalb weggelassen ist.

Außerdem könnte auch eine nichtummantelte Faser mit ihrer vorderen Endkante direkt an der Begrenzungsfläche des Hohlraums anliegen, ohne daß eine Ringfassung vorgesehen 1st. Auch in diesem Falle wird die Faser axial in den Hohlraum gepreßt und der freie Raum hinter dem Faserende mit einem optisch brechendem Material ausgefüllt.

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Claims

PATENTANV'AL"~E

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

The Deutsch Company Electronic ..-.*, ca-df-13

Components Division ~ ..Γ. Se/H

28. 13. «77

Patentansprüche

1. Optisches Verbindungselement zum Ankoppeln wenigstens einer Lichtleitfaser an ein weiteres optisches Bauteil mit Haltemitteln zi»lagegesicherten Halten des eine Lichtaus- bzw. Lichteintrittsfläche enthaltenden Faserendes in Bezug auf das weitere optische Bauteil, gekennzeichnet durch einen zwischen die Lichtleitfaser (13; 1*; 121; 123; 192; 198) und das weitere optische Bauteil einfügbaren, lichtübertragenden Körper (17; 82, 97; 128; 164; 174; 194;) mit wenigstens einem rotation:- symetrisehen, zur Aufnahme des Endes der wenigstens einen Fmmi· (13; 14;.121; 123; 192; 198) geeigneten Hohlraum (37; 38; 91; 107; 132; 169; 173; 193; 203), sowie dadurch, daß durch die Haltemittel ( 19, 20; 57,58; 59,60; 129, 130; I66, 167; 180,181) ein am Faserende vorgesehener Anschlag (43; 47; 139; 205) unter axialer Ausrichtung des Faserendäbschnitts mit der Achse des rotationssyüietrischen Hohlraums (37; 38; 9I; 107; 132; 169; 17.5; 193; 203), in Berührung mit der Begrenzungsfläche des Hohlraums haltbar und damit das Faserende, unter Einhaltung eines durch ein optisches Material (51; 117; l4l; I7O; 175; 197; 204) ausgefüllten Abstands zwischen der Faserendfläche (46; 50; l4o; 201) und dem Scheitel des rotationssyffletrischen Hohlraums (37; 38;91;

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107; 132; 169; 173; 193; 203), zentrierbar ist.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c i:- n e t , daß das im Hohlraum (37; 38; 91; 107; 132; I69; 173; UO; 203) festlegbare Faserende eine ebene, senkrecht zur Faserumi'angsflache orientierte Faserendfläche (46; 5O; 140; 201) hat, die zusammen mit der Begrenzungsfläche des Hohlraums (37; 3S; 91; 107; 132; 169; 173; 193; 203) dem durch das optische Material (5I; 117; 141; 170; 175; 197; 204) ausgefüllten Raum die Form einer Plankonvexlinse gibt.

'j. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der am Faserende vorgesehene Anschlag ( 43; ^;»7; 139) aus der Schnittkante zwischen der Faserendfläche (46; 5O; l4o) und der Faserumfangsflache eines ummantelten Faserendes bestellt

4. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Faserende vorgesehene Anschlag (2o[3) aus der Schnittkante zwischen der ebenen Vorderfläche (2oo) und der Umfangsflache (2o2) einer das Faserende umgebenden RIn^fassun.;'· (199) besteht).

5. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Faserende vorgesehene Anschlag -u. der Schnittkante zv/ischen der BTdf lache und der Umfangsf lache de;. Faserkerns besteht.

6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch e ^e kennzeichnet, daß die t|en Anschlag bildende Schnittkante entlang dem Umfang nur in Segmenten vorhanden ist.

7. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Faserende vorgesehene Anschlag die form einer Fläche, z. B. einer Kugelausschnitt- oder Kegelausschnit fläche hat.

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8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (19,20; 57,¹^: 59,60; 129,130; l66,l67; l8O,l8l) geeignet sind,eine axiale Kraft /wischen dem Anschlag (43; 47; 139; 205) und der Begren^uppsfläche des Hohlraums (37; 38; 91; Io7i 152; 169; 173; 193; Io3) aufrechtzuerhalten.

9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das an der zur Faser entgegengesetzten Seite des lichtUbertragenden Körpers anordenbare weiter optische Bauteil eine weitere Lichtleitfaser ist.

10.Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurcn gekennzeichnet, daß das an der zur Faser entgegengesetzten Seite des lichtübertragenden Körpers anordenbare weitere optische Bauteil ein Lichtdetektor ist.

11. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das an der zur Faser entgegengesetzten Seite des lichtUbertragenden Körpers anordenbare weitere optische Bauteil eine Licht aussendende Einrichtung ist.

12.Verbindungselement nach Anspruch 11 in Verbindung mit einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Licht aussendende Einrichtung eine Lichtquelle ist.

13.Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Schmierwirkung und Schonung der Faserendfläche (46; 5O; l40; 2ol) und der Begrenzungsfläche des Hohlraums (37; 38; 91; Io7; 132; 169; 173; 193; 2o3) das optische Material (51; 117; Hl; 17o; 175; 197; 204) eine optische brechende Flüssigkeit ist.

■^».Verbindungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Begrenzungsflächen der Hohlräume (37; 38; 91; Io7; 132; I69; 173; 193; 2o3) trichterförmige Flächen gehören, die sich nach außen an die an der Formgebung der Linsen^eteiligten Abschnitte der Begrenzungsflächen der Hohlräume anschließen.

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15. Verbindungselement nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, dae die trichterförmigen Flächen kegelstumpfförmig sind.

16. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Faser (l4;12l) angrenzende Hohlraum (38; Io7; 132) so angeoidnet ist, daß er Licht von der Licht aussendenden Einrichtung empfängt, sowie so geformt ist, daß das ihn ausfüllende Material (51; 117; 1^1) als Immersionslinse das Licht auf die Endfläche des Kerns der Faser (U; 121) lenkt.

17. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtübertracende Körper (17; 82,97; 128) zur Seite des weiteren optischen Bauteils einen zum erstgenannten Hohlraum (37; 38; 91; Io7; 132) koaxialen zweiten rotationssymetrisehen Hohlraum (38; 37; Io7; 91; 131) aufweist.

18. Verbindungselement nach Anspruch 17 in Verbindung mit einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht aussendende Einrichtung mit ihrer Licht aussendenden Fläche einen ebenfalls mit optischem Material (5I; 117; 159) ausgefüllten Abstand zum Scheitel des zweiten rotationssymetrischen Hohlraums (37; 91; 131) einhält.

19· Verbindungselement nach Anspruch 18, dadurch gekennzelch net, daß die Begrenzungsfläche des zweiten rotationssymetrischen Hohlraums (37; 91; I31) zugleich eine Zentrierfläche für die Licht aussendende Einrichtung in Bezug auf den ersten rotationssymetrischen Hohlraum (38; Io7; 132) ist.

20. Verbindungselement nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich von der Licht aussendenden Einrichtung in Richtung auf den lichtUbertragenden Körper (126) zu in seinem Querschnitt kontinuierlich erweiternder Lichtleiter (152) vorgesehen ist.

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?.l. Verbindungselement nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (152) als sich verjüngende, axiale öffnung in einem Einsatz (144) ausgebildet ist, der im zweiten Hohlraum (131) aufgenommen ist, wobei das gleiche optische Material (159) sowohl den linsenförmig verbleibenden Teil des Hohlraums (131) als auch die axiale öffnung des Einsatzes (144) erfüllt, so daß eine Vergrößerung des Querschnitts des Lichtbündels unter gleichzeitiger Mischung und Verringerung seiner Divergenz stattfindet.

22. Verbindungselement nach Anspruch 21, dadurch gekenn ze i c )·,-net, daß als Licht aussendende Einrichtung ein Lichtquelle rr.it einer Licht aussendenden PlSche kleiner als die QuerschnittsfLache des Kerns der Paser (121) vorgesehen ist.

23. Verbindungselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine streifenförmige Licht aussendende Fläche zur Aussendung eines Bündels hat, dessen Querschnitt von der Kreisform abweicht.

24. Verbindungselement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich net, daß der Querschnitt des von der Lichtquelle ausgesandten bündeis elliptisch ist.

25. Verbindungselement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Laserdiode (127) ist.

26. Verbindungselement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Licht aussendende Diode LED (light emitting diode) ist.

27. Verbindungelement nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (129, 130, 148) den Einsatz (144) unter axialer Vorbelastung in den Hohlraum (131) drücken.

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28. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel ( 19, 20; 57,58; 59, 60; 129, 13O; I66, l67; I80, I8I) Klemmflächen ( 21, 2S; 61, 62; 63, 64) enthalten, die die Paser (13; 14; 121; 12};,. 192; 198) an einer Stelle erfassen, die im Abstand von der Berührungsfläche des Anschlags (43;47; 139;2Ot>) mit der Begrenzungsfläche des Hohlraums (37; 38; 9I; Io7; 13^; 169; 173; 193; 203) liegt.

29. Verbindungselement nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen (21, 28; 6l, t&; 63, Ui) Bestandteile von einander gegenüberliegenden und zwischen sici die Faser (13; 14; 121; 123; 192; 198) einschließenden Klenirrstücken sind.

30. Verbindungselement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den die Klemmflächen (M, 2^;;; ' ], 62; 63, 64) enthaltenden Klemmstücken zugleich Ausnehmungen (23, 3O; 74, 75; 93, 94) zum ausgerichteten Halten des lichtübertragenden Körpers (17; 82, 97; 128; 164; 174; 194)

31. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger lichtübertragender Körper (17; 82, 97; 128; 164; 174; 194) mehreren Fasern ( 13; 14; 121; 123; 192; I98) gemeinsam ist.

32. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgenommen die Ansprüche 9 und l6 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das an der zur Faser (121; 123) entgegengesetzten Seite des J ichtUbertragenden Körpers (U-4; 174) anordenbare weitere optische Bauteil eine Lichtaus- b::w. 11 i:hteintrittsfläche gleich oder größer als der Kern der Faser· hat.

33· Verbindungselement nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtübertragende Körper (164; 174) an der zur Paser (121; I23) entgegengesetzten Seite eine der Form der Lichtaus- bzw. Lichteintrittsfläche den weiteren

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optischen Bauteils angepaßte Fläche aufweist und daß der schmale Zwischenraum zwischen dieser Fläche und der Lichtaus- bzw. Lichteintrittsfläche des weiteren optischen Bauteils durch ein optisches Material (I65, 178), vorzugsweise eine optisch brechende Flüssigkeit des gleichen Brechungsindex wie der des lichtübertragenden Körpers (l64; 174), ausgefüllt ist.

34. Verbindungselement nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß das optische Material (17O, 17"i>) ^es Hohlraums (169, 173) ebenfalls den gleichen Brechungsindex wje der lichtUbertragende Körper (164; 174) hat.

35. Optisches Verbindungselement zum Ankoppeln wenigstens einer Lichtleitfaser an ein weiteres optisches Bauteil mit Haltemitteln rutn lacegesicherten Halten des eine Lichtaus- bzw. Lichteintrittsfläul·/? enthaltenden Faserendes in Bezug auf das weitere optische Bauteil, gekennzeichnet durch zwischen die Lichtleitfaser (13; 14; 121; 192; I98) und das weitere optische Bauteil einfUgbare, optisch bündelnde Mittel (5I, 39, 17; 17, 4o, 51; 117, 31, B2, 92, 118, 109, 97, 107, Π7; 159, 135, 128, 136, l'U; 193, 194, 197; 204, 206).

36. Verbindungselement nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Bauteil eine Licht aussendende Einrichtung ist und daß die optischen Mitte] (151), 135, 123, 136, I4l) der Bündelung der von der Licht aussenden'ien Einrichtung ausgehenden Lichtstrahlen auf die Eintrittr.fiäche des Kerns der Faeer (121) dienen.

37. Verbindungselement nach Anspruch 36, dadurch g e k c η η kennzeichnet , daß die Licht aussendende Hinrichtung eine Lichtquelle (127) ist.

38. Verbindungselement nach Anspruch 35» dadurch gekennzeichnet, daß das weitere optische Bauteil ejn Lichtdetektor (196) ist und daß die optischen Mittel (193, 194, 17/)

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'jut- Bündelung der von der Austrittsfläche des Kerns der Faser UQ2) ausgehenden Strahlen auf die Eintrittsfläche des Detektors M;/"<) dienen.

39. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements nach einem (UiT- Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausformung der Rotationsflächen im Lichtübertragenden Körper (17; 82, 97; 128; 164; 174; 194) das optische Material (^lil; 117; l4l; 17o; 175; 197; 2o4) in flüssiger oder noch flüssiger Form in die so entstandenen Hohlräume (37; 38; 9I; Io7; 132; 169; 173; 193» 2o3) eingebracht und hjarauf die Enden der Fasern (1J>; 14; 121; 123; 192; 198) in die Hohlräume eingeführt werden, so daß überschüssiges optisches Material aus dem Jeweiligen Hohlraum verdrängt wird, wonach die Fasern durch ihre Haltemittel (19, 20; 57, 58; 59, 60; 129, 13o; 166, 167; 180, I8I) festgelegt werden.

40. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungelements nach Anspruch 14 oder 15 und 4o, dadurch gekennzej chnet, daß während des Einführens der Fasern (13? 14; 121; 123; 192; 198) in die Hohlräume (37; 38; 91; Io7; 132; I69; 173; 193; 2o3) die trichterförmigen Flächen als Führungsflächen für die Faserenden benutzt werden.

41. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements nach Anspruch 39 oder 4o, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Fasern (13; 14; 121; 123; 192; 198) bis zur Berührung des jeweils am Faserende vorgesehenen Anschlags (43;47; 139; 205) mit den Begrenzungsflächen der Hohlräume (37; 38; 9I; Io7; 132; 169; 173; 193; 2o3)eingeführt werden, bevor die Fasern (13; 14; 121; 123; 192; 198) durch ihre Haltemittel (19, 20; 57, 58; 59, 6c; 129, 130; 166, 167; 180, 181) festgelegt werden.

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