DE2850552C2

DE2850552C2 - Lichtleiter-Verbindung mit Strahlaufweitungssystem

Info

Publication number: DE2850552C2
Application number: DE19782850552
Authority: DE
Inventors: Ralf Dieter 7150 Backnang Ramonat
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DE2850552A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung für zwei Lichtleiter, bei der das aus dem Lichtleiter des einen Verbindungsgliedes stammende Licht mittels eines Strahlaufweitungssystems an der Koppelstelle der beiden Verbindungsglieder aufgeweitet, wieder fokussiert und dem Lichtleiter im anderen Verbindungsglied zugeführt wird.

Mit einem Strahlaufweitungssystem, das zwischen den optisch zu verbindenden Lichtleitern angeordnet ist, vergrößert man die gegen Schmutz empfindlichen optischen Kopplungsflächen, so daß Schmutzpartikel keinen wesentlichen Einfluß mehr auf die optische Übertragung ausüben und diese Kopplungsflächen leichter zu reinigen sind als die sehr kleinen Stirnflächen der Lichtleiter, die in bekannten Lichtleiter-Verbindungen direkt aufeinanderstoßen. Bei der Verwendung eines Strahlaufweitungssystems entfällt somit auch die mechanische Beanspruchung der Stirnflächen der Lichtleiter.

Aus der DE-OS 27 11 171 ist eine Lichtleiter-Verbindung bekannt, bei der das Strahlaufweitungssystem aus zwei Linsen besteht Bei der Verwendung von Linsen

ίο müssen die Lichtleiteraustrittsflächen in fiktiven Punkten, den Brennpunkten der Linsen, angeordnet werden, wodurch ein erheblicher Justieraufwand sowie Staubfreiheit und Vorkehrungen zur Minderung der optischen Reflexionen nötig sind. Außerdem ergibt sich durch die Brennweiten der Linsen eine große Baulänge einer derartigen Lichtleiterverbindung.

Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 25 51 763 und DE-OS 25 09 112 gehen optische Kopplungsanordnungen hervor. Sie bestehen aus einem Hohlspiegel, der in mehrere auf ihn gerichtete Lichtleiter Licht einkoppelt Dieser Hohlspiegel erfüllt aber nicht den Zweck einer Strahlaufweitung innerhalb einer Lichfleiterverbindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Lichtleiter-Verbindung zu schaffen mit geringer Baulänge und einfachem Aufbau, bei dem es nicht auf eine sehr eng tolerierte Positionierung des Strahlaufweitungssystems und der Lichtleiter innerhalb der Verbindung ankommt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

a) daß das Strahlaufweitungssystem aus zwei rotationssymmetrischen auf einer gemeinsamen Achse liegenden Hohlspiegeln besteht mit jeweils einem Hauptreflektor und einem Subreflektor, wobei der Durchmesser des Hauptreflektors sehr viel größer ist als der des Subreflektors, daß

b) die zwei auf der Rotationsachse liegenden Lichtleiter am Scheitelpunkt mit dem jeweils zugeordneten Hauptreflektor verbunden sind und Licht in das Hohlspiegelsystem einspeisen bzw. aus ihm aufnehmen und daß

c) die zwei das Strahlaufweitungssystem bildenden Hohlspiegelsysteme mit ihren dem Scheitelpunkt des Hauptreflektors gegenüberliegenden Strahleintritts- und Strahlaustrittsflächen einander zugewandt sind.

Es ist zweckmäßig, daß die Hohlspiegelsysteme aus kompakten Körpern z. B. aus Acrylglas, Silicatglas oder Quarzglas bestehen, an denen jeweils der Haupt- und Subreflektor eingepreßt oder eingeschliffen ist, und die Strahleintritts bzw. Strahlaustrittsfläche eine zur gemeinsamen Achse der Reflektoren senkrechte plane Ebene ist, oder daß die Hohlspiegelsysteme jeweils aus einem Hohlspiegel als Hauptreflektor bestehen, der mit einer Glasplatte abgeschlossen ist, in deren dem Hauptreflektor zugewandten Seite der Subreflektor eingelassen ist. Vorteilhafterweise hat der Hauptreflektor die Form eines Paraboloids und der Subreflektor die Form eines Hyperboloids oder eines Ellipsoids.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird nachfolgend die Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Lichtleiter-Verbindung mit Strahlaufweitungssystem,

F i g. 2 Hohlspiegelsystem mit Haupt- und Subreflektor

a) Subreflektor als Hyperboloid (Cassegrain-Prinzip)

b) Subreflektor als Ellipsoid (Gregory-Prinzip).

Die F i g. 1 zeigt eine Lichtleiter-Verbindung, in deren beiden Verbindungsgliedern 1 und Γ je ein Lichtleiter 2 und 2' untergebracht ist, die mit je einem Hohlspiegelsystem 3 und 3' verbunden sind. Die Hohlsp>egelsysteme 3 und 3' werden beim Zusammenkuppeln der beiden Verbindungsglieder 1 und Γ mit Hilfe z. B. eines Schnellverschlusses 4 zu einem Strahlaufweitungssystem miteinander gekoppelt. Der Lichtstrahl aus dem Lichtleiter 2 wird in das Hohlspiegelsystem 3 eingespeist, von diesem aufgeweitet, dann in das Hohlspiegelsystem 3' weitergeieitet und von diesem auf den Lichtleiter 2' wieder fokussiert

Die F i g. 2a und 2b zeigen zwei mögliche Ausführungen eines Hohlspiegelsystems, welches aus einem Hauptreflektor und einem Subreflektor besteht. In F i g. 2a ist ein parabolförmiger Körper 5 dargestellt aus einem für die geforderte Wellenlänge durchlässigen Material (z. B. Acrylglas, Silicatglas, Quarzglas). Die parabolförmige Außenfläche 6 versehen ,nit einer der jeweiligen Welieniänge angepaßten Verspiegelung 7 bildet den Hauptreflektor. Der parabolförmige Körper 5 schlieSt mit einer zur Achse des Paraboloids senkrechten planen Ebene 8 ab. In dieser planen Ebene 8 befindet sich eine hyperbolförmige Aussparung 9, deren Achse mit der Achse des Paraboloids zusammenfällt. Diese hyperpolförmige Aussparung 9, ebenfalls mit einer Verspiegelung 10 versehen, stellt den Subreflektor des Hohlspiegelsystems dar. Das Durchmesserverhältnis von Haupt- zum Subreflektor beträgt vorzugsweise 5:1 bis 10 :1. Der Hauptreflektor hat zweckmäßigerweise einen Öffnungswinkel von 150° bis 180°. Inder Achse des Hohlspiegels>stems ist mit dem Hauptreflektor ohne Luftspalt ein Lichtleiter 11 gekoppelt, der das Licht in das Hohlspiegelsystem einspeist oder aus diesem aufnimmt Der Strahlengang innerhalb des Hohlspiegelsystems ist in der Fig. 2a strichliniert angedeutet In der Fig.2b ist ein }Iohlspiegelsystem gezeigt, dessen Hauptreflektor aus einer parabolförmigen Schale 12 mit Verspiegelung 13 besteht. Eine plane Glasplatte 14 schließt die parabolförmige Schale 12 ab. Der Subreflektor ist als Ellipsoid 15 in die der verspiegelten Innenseite des Hauptreflektors zugewandten Seite der Glasplatte 14 eingeschliffen und verspiegelt 18. Ein Lichtwelienleiter 17 ist mit dem Hauptreflektor gekoppelt.

Bei beiden Ausführungsformen des Hohlspiegelsystems in Fig. 2a bzw. 2b kann der Subreflektor entweder sphärischhyperbolisch (Cassegrain-Prinzip) oder elliptisch (Gregory-Prinzip) ausgebildet sein.

Eine Lichtleiter-Verbindung mit zwei der oben beschriebenen Hohlspiegelsysteme zur optischen Kopplung zweier Lichtleiter hat den Vorteil, daß ihre Baulänge kurz <st, da die zwei Hohlspiegelsysteme direkt mit ihren planen Ebenen aufeinanderstoßen (vgl. Fi g. 1). Durch eine bestimmte, von der mathematischen Form abweichende, Formgebung der Reflektoren läßt sich eine Gauß'sche Intensitätsverteilung zwischen Subreflektor- und Hauptreflektor-Rand erreichen, so daß ein Symmetrieversatz der Verbindungsglieder keinen wesentlichen Einfluß auf die optischen Verluste in der Koppelzone ausübt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: b)

1. Verbindung für zwei Lichtleiter, bei der das aus dem Lichtleiter des einen Verbindungsgliedes stammende Licht mittels eines Strahlaufweitungssystems an der Koppelstelle der beiden Verbindungsglieder aufgeweitet wieder fokussiert und dem Lichtleiter im anderen Verbindungsglied zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Strahlaufweitungssystem aus zwei rotationssymmetrischen auf einer gemeinsamen Achse Hegenden Hohlspiegelsystemen (3, 3') besteht mit jeweils einem Hauptreflektor (6,12) und einem Subreflektor (9, 15), wobei der Durchmesser des Hauptreflektors sehr viel größer ist als der des Subreflektors, daß
die zwei auf der Rotationsachse liegenden Lichtleiter (2, 2', 11, 17) am Scheitelpunkt mit dem jeweils zugeordneten Hauptreflektor verbunden sind und Licht in das Hohlspiegelsystem einspeisen bzw. aus ihm aufnehmen und daß

2. Verbindung für zwei Lichtleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlspiegelsysteme (3, 3') aus kompakten Körpern (5), z. B. aus Acrylglas, Silicatglas oder Quarzglas bestehen, in denen jeweils der Haupt- (6) und Subreflektor (9) eingepreßt oder eingeschliffen ist, und die Strahleintritts- bzw. Strahlaustrittsfläche (8) eine zur gemeinsamen Achse der Reflektoren (6,9) senkrechte plane Ebene ist.

3. Verbindung für zwei Lichtleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlspiegelsysteme (3, 3') jeweils aus einem Hohlspiegel (12) als Hauptreflektor bestehen, der mit einer Glasplatte (14) abgeschlossen ist, in deren dem Hauptreflektor (12) zugewandten Seite der Subreflektor (15) eingelassen ist.

4. Verbindung für zwei Lichtleiter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptreflektor (6,12) ein Paraboloid ist.

5. Verbindung für zwei Lichtleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor ein Hyperboloid (9) ist

6. Verbindung für zwei Lichtleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor ein Ellipsoid (16) ist.