DE2900895A1

DE2900895A1 - Faseroptische leitungskupplung

Info

Publication number: DE2900895A1
Application number: DE19792900895
Authority: DE
Inventors: Lawrence Joseph Goyne
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1978-01-20
Filing date: 1979-01-11
Publication date: 1979-07-26
Also published as: GB2012984B; FR2422977A1; NL7900428A; JPS54123041A; GB2012984A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

DR-INGL

V. W. STOCKMAIR

γ- OR-INa-A₁ElCALTECHl

K. SCHUMANN

„ OR Hol NKT-- CIPL-PHVS

P. H. JAKOB

CXPL-1N&

G. BEZOLD

P 13 480

8 MÜNCHEN 22

MAXlMlLUkNSTRASSE 43

Faseroptische Leitungskupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine faseroptische Leitungskupplung und betrifft insbesondere ein- zwei- oder mehrpolige Leitungskupplungen, welche das Ein- und Auskoppeln von Licht in bzw. aus faseroptischen Leitern ermöglichen.

Die Verwendung von aus parallelen, optisch leitenden Fasern zusammengesetzten, flexiblen Lichtleiterkabeln für die Übertragung von Licht hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet ist

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TBLBFON (OSO) 3398OO TELEXOB-aBSSO TELEGRAMM? MONAPAT TELEKOPIERER

die Übertragung von Daten, bei welcher eine Lichtquelle an einem Ende des Kabels mit den zu übertragenden Daten moduliert wird und die Daten von einem lichtempfindlichen Sensor am anderen Ende des Kabels empfangen werden. Da das die Daten übertragende Medium keinen Hochfrequenzstörungen unterworfen und darüber hinaus abhörsicher ist, eignen sich faseroptische Übertragungssysteme insbesondere zur Verwendung in der Geheimhaltung unterworfenen Bereichen, z. B. in der Datenverarbeitung.

Mit zunehmender Verwendung von faseroptischen Übertragungssystemen entstand ein Bedarf an Verbindern zum Verbinden von Kabelabschnitten bei möglichst geringer Beeinträchtigung des optischen Übertragungswegs. Zum genauen axialen und linearen Ausrichten zweier faseroptischer Kabel werden deren optische Pasern vorzugsweise derart an Verbindungs— Steckern angeschlossen, daß sie konzentrisch mit deren äußeren Abmessungen darin angeordnet sind. Werden zwei solche Stecker dann konzentrisch und genau miteinander fluchtend ausgerichtet, so sind dann auch die optischen Fasern genau aufeinander ausgerichtet, so daß eine günstige Lichtübertragung gewährleistet ist.

Es gibt bereits verschiedene Arten von Steckverbindern zum genauen Ausrichten der optischen Fasern τοη Lichtleiterkabeln relativ zueinander innerhalb sehr enger Toleranzen. Seit einiger Zeit besteht jedoch darüber hinaus ein Bedarf an faseroptischen Leitungskupplungen, für ein- zwei— und mehrpolige Verbindungen. Solche Kupplungen sollen dazu dienen, Licht aus einer faseroptischen Leitung auszukoppeln oder in diese einzuspeisen, um die über die Leitung übertragenen Signale zu überwachen oder zu modifizieren· Dabei darf eine solche Kupplung jedoch nur äußerst geringe Lichtverluste und Impulsverzerrungen verursachen. Ferner soll es eine solche Kupplung ermöglichen, das Verhältnis zwischen ausgekoppeltem oder eingespeistem Licht und übertragenem Licht auf einfache Weise zu variieren.

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Zur Erfüllung der vorstehend genannten Forderungen müßte eine solche Kupplung ein Äquivalent für die bekannten linearen Steckverbindungen darstellen, wobei jedoch die Enden der Kabelabschnitte in einem gewissen gegenseitigen Abstand angeordnet sein müßten, damit Licht aus der Übertragungsleitung ausgekoppelt oder in diese eingespeist werden kann» Bekannte Leitungskupplungen der genannten Art vermochten einen verlustarmen Lichtübergang nicht zu gewährleisten und waren darüber hinaus äußerst aufwendig. Beispiele hierfür sind u.A. die in den US-Patentschriften •3 870 396 und 5 93? 560 beschriebenen Kupplungen, in denen optisch durchlässige, als ein massiver Block ausgeführte Strahlteiler verwendet werden, und welche daher vorwiegend für optische Einzelfasern verwendbar sind. Die bekannten optischen Kupplungen bieten darüber hinaus nicht die Möglichkeit, das Licht-Übertragungsverhältnis zu variieren und sind innerhalb der notwendigen Toleranzen kaum zu tragbaren Kosten herstellbar»

Es besteht somit weiterhin ein Bedarf an einer faseroptischen Kupplung, welche es ermöglicht, zur Überwachung ©der ilodifiziereung von mittels einer faseroptischen Leitung übertragenen Signalen Licht aus der Leitung auszukoppeln oder in diese einzuspeisen, und welche für ein-, zwei- oder mehrpolige Verbindungen verwendbar ist»

In einer Ausführungsform schafft die Erfindung- daher eine optische Kupplung zum Ableiten eines Teils des zwischen einem ersten und einem zweiten faseroptischen Kabel übertragenen. Lichts über ein· .-drittes faseroptisches Kabel. Die Kupplung weist Anschlüsse für die Enden eines ersten und eines aweiten faseroptischen Kabels auf. Die Anschlüsse sind so angeordnet, daß zwischen den Enden des ersten und des zweiten Kabels ein Strahlenweg gebildet ist. In diesem ersten Strahlenweg sind ein erster und ein zweiter Linsensatz zum Bündeln des aus dem ersten Kabel austretenden und des in das zweite Kabel eintretenden Lichts angeordnet.

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In einem zweiten Strahlenweg ist ein dritter Linsensatz zum Bündeln von aus dem ersten Strahlenweg ausgekoppeltem ind' in das dritte Kabel eintretendem Licht angeordnet. Der Anschluß für das dritte faseroptische Kabel ist in bezug auf eine Ablenkeinrichtung so angeordnet, daß sich der zweite Strahlenweg zwischen dieser und dem ende des dritten Kabels erstreckt. Die Ablenkeinrichtung ist im ersten Strahlenweg zwischen dem ersten und dem zweiten Linsensatz angeordnet und so ausgebildet, daß sie einen Teil des Lichts entlang dem zweiten Strahlenweg ablenkt und das übrige Licht entlang dem ersten Strahlenweg durchläßt-Eine optische Kupplung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ermöglicht das Anzapfen einer faseroptischen Übertragungsleitung an einer beliebigen Stelle sowie eine ein-, zwei- oder mehrpolige Verbindung.

Die optische Ablenkeinrichtung ist vorzugsweise ein lichtdurchlässiges Teil, welches so angeordnet ist, daß es wenigstens einen Teil des Lichts im ersten Strahlenw,eg auffängt« Das lichtdurchlässige Teil ist vorzugsweise eine Scheibe mit einer ebenen Oberfläche, welche teilweise reflektierend ist, so daß sie einen Teil des darauf fallenden Lichts entlang dem zweiten Strahlenweg ablenkt. Das übrige Licht wird von der teilweise reflektierenden Fläche entlang dem ersten Strahlenweg durchgelassen.

In dieser Ausführungsform der Erfindung sind vorzugsweise Einrichtungen zum Verstellen des Winkels zwischen der teilweise reflektierenden Fläche der lichtdurchlässigen Scheibe und dem ersten Strahlenweg vorhanden, so daß das Verhältnis zwischen abgelenktem und durchgelassenem Licht bei geringstmöglichem Lichtverlusten und Impulsverzerrung variierbar ist. Die Linsensätze sind jeweils in gewissem Abstand zu den Enden der jeweiligen faseroptischen Kabel angeordnet und weisen jeweils eine plankonvexe und eine bikonvexe Linse auf. und übertragen das Licht in gebündelter

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Form vom Ende des einen zum Ende des anderen faseroptischen Kabels, so daß also das optische Äquivalent einer herkömmlichen Steckverbindung entsteht, wobei zwischen den faseroptischen Kabeln jedoch ein Abstand vorhanden ist, welcher das Auskoppeln von Licht in der beschriebenen Weise ermöglicht.

In einer anderen Ausführungsform ist eine optische Umfarmeinrichtung derart zwischen dem ersten und dem zweiten Linsensatz angeordnet, daß sie einen Teil des Lichts im ersten Strahlenweg auffängt. Die Umformeinrichtung ermöglicht es, einen Teil des Liehst in vorstehend beschriebener Weise entlang dem zweiten Strahlenweg zum Ende des dritten faseroptischen Kabels abzulenken. Ferner ermöglicht es die Umformeinrichtung, im wesentlichen das gesamte aus dem dritten faseroptischen Kabel austretende Licht vom zweiten Strahlenweg entlang dem ersten Strahlenweg abzulenken, so daß also eine zweiseitig gerichtete Verbindung möglich ist.

Die optische ümformeinrichtung dieser Ausführungsform hat vorzugsweise eine erste und eine zweite, in einem ersten bzw. einem zweiten Winkel zum ersten Strahlenweg angeordnete reflektierende Oberfläche. Dabei ist der erste ein spitzer und der zweite ein stumpfer winkel. Die erste reflektierende Oberfläche reflektiert im wesentlichen das gesamte auf sie fallende Licht vom ersten Strahlenweg entlang dem zweiten Strahlenweg, während die zweite Oberfläche im wesentlichen das gesamte auf sie fallende Licht vom zweiten Strahlenweg entlang dem ersten Strahlenweg reflektiert. Der spitze und der stumpfe Winkel sind zweckmäßig durch die zwei zueinander lotrechten Oberflächen eines rechtwinkligen Prismas gebildet, dessen Oberflächen eine reflektierende Beschichtung tragen. Mittels dafür vorgesehener Einrichtungen ist das Prisma so verstellbar, daß sich der Anteil des von ihm aufgefangenen Lichts und damit das Ver-

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hältnis zwischen abgelenktem und durchgelassenem Licht verändern lassen.

In noch einer anderen Ausführungsform ist die Leitungskupplung zum Ü ertragen und/oder Ablenken von Licht zwischen einem ersten und einem zweiten faseroptischen Kabel und zwischen einem dritten und einem vierten faseroptischen Kabel eingerichtet. Eine solche Kupplung enthält Anschlüsse für die Enden des dritten und vierten Kabels, welche so angeordnet sind, daß zwischen den Enden ein den ersten Strahlenweg kreuzender zweiter Strahlenweg gebildet ist. Im zweiten Strahlenweg sind ein dritter und ein vierter Linsensatz zum Bündeln des aus den Enden des dritten und des vierten Kabels austretenden bzw. des in sie eintretenden Lichts angeordnet. Die optische ümformeinrichtung ist zwischen dem ersten und dem zweiten und zwischen dem dritten und dem vierten Linsensatz im Kreuzungspunkt des ersten und des zweiten Strahlenwegs angeordnet. Die Umformeinrichtung ermöglicht es, einen Teil des Lichts vom ersten entlang dem zweiten Strahlenweg abzulenken, einen Teil des Lichts vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg abzulenken und außerdem gleichzeitig einen Teil des Lichts vom ersten entlang dem zweiten und einen Teil des Lichts vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg abzulenken, so daß mehrseitig gerichtete Verbindungen möglich sind·

Im weitesten Sinne richtet sich die Erfindung somit auf eine optische Kupplung zum Auskoppeln von Licht aus einer faseroptischen Übertragungsleitung und zum Einspeisen von Licht in dieselbe zum Zweck der Überwachung oder Modifizierung von über die Leitung übertragenen optischen Signalen. Dies geschieht gemäß der Erfindung durch Anzapfen der Leitung an einer einzigen Stelle unter geringstmöglichem Lichtverlust. Die Kupplung projiziert das Licht vom Ende eines faseroptischen Kabels auf das Ende eines anderen faseroptischen Kabels und stellt somit ein optisches Äquivalent einer herkömmlichen Steckverbindung dar, wobei jedoch.

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zwischen den Enden der Kabel ein Zwischenraum vorhanden ist, welcher .das Auskoppeln und/oder Einkoppeln von Licht aus der bzw. in die Leitung ermöglicht. Dadurch ist die Kupplung für ein-, zwei- und mehrseitig gerichtete Verbindungen zwischen eine einzige optische Faser oder jeweils ein optisches Faserbündel enthaltenden Lichtleiterkabeln verwendbar. Die Kupplung enthält ferner Einrichtungen zum Variieren des Verhältnisses zwischen abgelenktem und durchgelassenem Licht und ist somit bei äußerst einfachem Aufbau vielseitig verwendbar. Dies geschieht durch die Verwendung von teilweise oder vollständig reflektierenden Flächen, welche so angeordnet sind, daß sie einen leil oder die Gesamtheit des entlang der faseroptischen Leitung übertragenen Lichts auffangen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer optischen Kupplung in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer optischen Kupplung in einer weiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine zerlegte Schrägansicht einer optischen Kupplung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig„ 4- eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 4—4 in Fig. 3 und

Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3.

Fig. i zeigt in schematisierter Form eine optische Leitungskupplung 10 zum Ablenken eines Teils des zwischen

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einem ersten unä einem zweiten faseroptischen Kabels 12 bzw. 14 übertragenen Lichts auf ein drittes faseroptisches Kabel 16. Die Kupplung 10 hat einen ersten und einen zweiten Anschluß 18 bzw. 22 für die Enden 20 bzw. 24 des ersten und des zweiten faseroptischen Kabels 12 bzw. 14(B¹Xg. 3)· Der erste und der zweite Anschluß 18 bzw. 22 sind in bezug aufeinander so. angeordnet, daß zwischen den Enden 20, der beiden Kabel 12, 14 ein erster Strahlenweg 26 gebildet ist. Im ersten Strahlenweg 26 angeordnete erste und zweite Linsensätze 28 bzw. 30 dienen dazu, das aus dem Ende 20 des ersten Kabels 12 austretende und das in das Ende 24 des zweiten Kabels 14 eintretende Licht zu bündeln. Ein. in einem zweiten Strahlenweg 34- angeordneter dritter Mnsensatz 32 dient dazu, in das Ende 36 des dritten faseroptischen Kabels 16 eintretendes Licht zu bündeln. Eine im ersten Strahlenweg 26 zwischen dem ersten und dem zweiten Linsensatz 28 bzw. 30 angeordnete optische Ablenkeinrichtung 40 dient dazu, einen Teil des Lichts entlang dem zweiten Strahlenweg 34- abzulenken und das übrige Licht entlang dem ersten Strahlenweg 26 durchzulassen. Ein dritter Anschluß 38 der Kupplung 10 ist in bezug auf die Ablenkeinrichtung 40 so angeordnet, daß der zweite Strahlenweg 34· zwischen dieser und dem Ende 36 des dritten faseroptischen Kabels 16 verläuft. In der vorstehend beschriebenen Kupplung 10 wird das am Anschluß 18 aus dem ersten Kabel 12 austretende Licht auf das Ende des zweiten Kabels 14 am Anschluß 20 projiziert, so daß sich also das optische Äquivalent einer herkömmlichen faseroptischen Steckverbindung ergibt, wobei Jedoch zwischen den Enden 20, 24 des ersten umL des zweiten faseroptischen Kabels 12 bzw. 14 ein. Zwischenraum vorhanden ist, welcher dazu dient, wenigstens einen Teil des Lichts auszukoppeln und auf das Ende 36 des dritten Kabels 16 zu projizieren, so daß sien also eine einseitig gerichtete Verbindung ergibt.

Die aus einem Ixchtdurchlässigen Teil gebildete optische Ablenkeinrichtung 40 ist so angeordnet, daß wenigstens ein

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des Lichts im ersten Strahlenweg darauf fällt. Das optisch durchlässige Teil 40 ist eine Scheibe mit einer in bestimmtem Winkel zum ersten Strahlenweg 26 angeordneten Oberfläche 42. Bei dieser handelt es sich vorzugsweise um eine teilweise reflektierende Oberfläche, so daß die Scheibe 40, wie in Pig. 1 dargestellt, im Gegensatz zu zahlreichen bekannten Anordnungen derart im ersten Strahlenweg 26 angeordnet werden kann, daß das gesamte Licht auf sie fällt, wobei dann jedoch nur ein Teil des Lichts entlang dem zweiten Strahlenweg 34 abgelenkt wird, während das übrige Licht von der Scheibe 40 entlang dem ersten Strahlenweg durchgelassen wird. Mittels einer in Fig. 3 dargestellten Einrichtung 44 ist der Winkel zwischen der teilweise reflektierenden Oberfläche 42 der Scheibe 40 und dem ersten Strahlenweg 26 einstellbar, so daß es "möglich ist, das Verhältnis zwischen reflektiertem und durchgelassenem Licht zu variieren.

Die Linsensätze 28, 30 und 32 sind jeweils in gewissem Abstand von den Enden 20, 24, 36 der Kabel 12 bzw. 14 bzw 16 angeordnet und enthalten jeweils eine plankonvexe Linse 46 und eine bikonvexe Linse 48. Derartige Linsensätze ergeben eine optimale Korrektur der sphärischen Aberration und des Komas der Linsensätze. Die Linsensätze 28, 30, 32 vermögen das Licht in optimaler Weise zu bündeln und zu fokussieren, so daß Lichtverluste und Itnpulsverzerrungen auf ein Mindestmaß beschränkt bleiben.

Pig. 2 zeigt in schematisierter Form eine optische Kupplung 110 für zweiseitig gerichtete Verbindungen zwischen einem ersten und einem zweiten faseroptischen Kabel 112 bzw. 114 und einem dritten faseroptischen Kabel 116. Die optische Kupplung 110 kann im wesentlichen den gleichen Aufbau haben wie die vorstehend beschriebene optische Kupplung 10 und unterscheidet sich von dieser lediglich durch eine optische Umformeinrichtung 140, welche anstelle der optischen Ablenkeinrichtung 40 derart im Strahlenweg

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zwischen dem ersten und dem zweiten Linsensatz 128 bzw. 130 angeordnet ist, daß sie nur einen Teil des Lichts auffängt. Der auf die Umformeinrichtung 140 fallende Teil des Lichts wird von dieser entlang dem zweiten Strahlenweg 134 auf das Ende I36 des dritten faseroptischen Kabels 116 abgelenkt. Die optische Kupplung 110 ermöglicht zusätzlich eine zweiseitig gerichtete Verbindung, da die optische Umformeinrichtung 140 außerdem in der Lage ist, aus dem Ende 136 des Kabels 116 entlang dem zweiten Strahlenweg 134- austretendes Licht im wesentlichen vollständig entlang dem ersten Strahlenweg 126 abzulenken.

Die Licht-Umformeinrichtung 140 hat eine erste und eine zweite reflektierende Oberfläche 142 bzw. 142', welche in einem ersten bzw. einem zweiten Winkel in bezug auf den ersten Strahlenweg 126 angeordnet sind. Dabei ist der erste ein spitzer und der zweite ein stumpfer Winkel. Die erste reflektierende Fläche 142 reflektiert das auf sie fallende Licht im ersten Strahlenweg 126 im wesentlichen vollständig entlang dem zweiten Strahlenweg 134·» während die zweite reflektierende Fläche 142' das entlang dem zweiten Strahlenweg 134 auf sie fallende Licht im wesentlichen vollständig entlang dem ersten Strahlenweg 126 ablenkt. Die beiden Oberflächen 142, 142 tragen eine reflektierende Beschichtung und stellen vorzugsweise die lotrecht aufeinanderstoßenden Flächen eines rechtwinkligen Prismas dar. Das Prisma 140 ist mittels der vorstehend genannten Einrichtung 44 verstellbar, so daß es möglich ist, den Anteil des von ihm aufgefangenen Lichts und damit das Verhältnis zwischen abgelenktem und durchgelassenem Licht zu variieren.

In den übrigen Einzelheiten entspricht die in Fig. 2 dargestellte optische Kupplung 110 der in Fig. 1 gezeigten optischen Kupplung 10. Sie enthält ebenfalls erste und zweite Anschlüsse 18 bzw. 22 für die Enden 120 bzw. 124 des ersten

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und des zweiten faseroptischen Kabels 112 bzw. 114. D e Anschlüsse 18, 2? sind in bezug aufeinander so angeordnet, daß zwischen den Enden 120, 124- des ersten und des zweiten faseroptischen Kabels 112 bzw. 114 der erste Strahlenweg 126 gebildet ist. Das aus dem Ende 120 des ersten Kabels austretende und in das Ende 124 des zweiten Kabels 114 eintretende Licht wird wiederum mittels eines ersten und eines zweiten Linsensatzes 128 bzw. 130 gebündelt. Das in das Ende 136 des dritten faseroptischen Kabels 116 eintretende bzw. daraus austretende Licht wird von einem im zweiten Strahlenweg 13 4 angeordneten dritten Linsensatz 132 gebündelt. Der dritte Anschluß 38 ist wiederum so angeordnet, daß der zweite Strahlenweg 134 zwischen dem Ende des dritten Kabels 116 und der optischen Umformeinrichtung 140 verläuft. Die beiden in Fig. 1 und 2 dargestellten optischen Kupplungen unterscheiden sich somit lediglich in der Yerwendung der optischen Ablenkeinrichtung 40 bzw. der optischen Umformeinrichtung 140.

In Fig. 3 und 4 erkennt man ein Gehäuse 210, welches bei Einbau der optischen Ablenkeinrichtung 40 oder der optischen Umformeinrichtung 140 wahlweise für die in. Fig. Ί und zwei dargestellten optischen Kupplungen 10 bzw«, 110 verwendbar ist. Das Gehäuse 210 ist im wesentlichen aus einem massiven,, kubischen Block gearbeitet und hat wenigstens in einigen seiner Seiten jeweils eine weite Mittel— bohrung 50, an welche sich eine verengte Bohrung 52 einwärts anschließt. Yon einer Seite 56 erstreckt sieit eine erweiterte Bohrung 54- zur gegenüberliegenden Seite 58. Die Bohrung 54- dient der Aufnahme eines zylindrischen Ansatzes 60 einer Halterung 62 für die optische Ablenkeinrichtung 40 oder die optische Umformeinrichtung 14Oo Die Ha3 fcerung 62 bildet zusammen mit der Bohrung 54 die vorstehend genannten Einrichtung 44 zum Verstellen der optischen Ablenk- bzw. Umformeinrichtung 40 bzw. 140»

Die in Fig_o 5 im Längsschnitt gezeigte Halterung 62 hat

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einen mit dem zylindrischen Ansatz 60 vorzugsweise konzentrischen und einstückigen Befestigungsflansch 64. Die optische Ablenk- oder Umformexnrichtung 40 bzw. 140 kann mittels (nicht gezeigter) bekannter Einrichtungen derart am zylindrischen Ansatz 60 abnehmbar befestigt sein, daß sie sich in bezug auf den ersten Strahlenweg 26 bzw. 126 verdrehen und in Querrichtung verstellen läßt, um das jeweilige Verhältnis zwischen reflektiertem und durchgelassenem Licht zu variieren.

Für die Befestigung der Halterung 62 hat der Plansch 64 drei mit Gewindebohrungen 68 in der die Bohrung 54 aufweisenden Seite 56 des Gehäuses 210 fluchtende Bohrungen 66-Die in der jeweils gewünschten Weise am zylindrischen Ansatz 60 angebrachte und ausgerichtete optische Ablenkoder Umformeinrichtung 40 bzw. 140 wird in die Bohrung des Gehäuses 210 eingeführt, bis sich der Flansch 64 in Anlage an dessen Seite 56 befindet, worauf dann Schrauben 70 durch die Bohrungen 66 hindurch in die Gewindebohrungen 68 eingeschraubt werden.

In Fig. 3 ist der Aufbau der faseroptischen Anschlüsse 18, 22 und 38 im einzelnen zu erkennen. Der Anschluß 18 hat eine mit Innengewinde versehene Buchse 72, deren Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der zugeordneten erweiterten Mittelbohrung 50 ist. Ein (nicht gezeigter) einwärts hervorstehender Rand der Buchse 72 dient als Sitz für den Linsensatz 28. Wie man in Fig. 3 erkennt, sind die plankonvexe Linse 46 und die bikonvexe Linse 48 in dem Linsensatz 28 zu einem einzigen Element zusammen, gefaßt. Der Linsensatz 28 wird bis in Anlage an den Sitz in die Buchse 72 eingeführt und von einer mit einer Mittel-Öffnung 76 versehenen Scheibe 74· darin festgehalten. Die Scheibe 74 hat ein dem Innengewinde der Buchse 72 komplementäres Außengewinde und in der Stirnseite einen Schlitz 78 für den Ansatz eines Schraubenziehers od. dergl. zum Einschrauben der Scheibe 7^- in die Buchse 72 für die

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Befestigung des Linsensatzes 28.

Nach dem Einsetzen des Linsensatzes 28 in die Buchse 72 wird diese so weit in die entsprechende Bohrung 50 des Gehäuses 210 eingeführt, daß ihr inneres Ende 80 in Anlage an der durch die verengte innere Bohrung 52 gebildeten Stufe 82 kommt (Fig. 4). Anschließend wird ein Befestigungsflansch 84 an die betreffende Seite des Gehäuses angelegt, so daß diesen durchsetzende Bohrungen 86 mit zugeordneten Gewindebohrungen 88 fluchten. Durch die Bohrungen 86 hindurch in die Gewinde bohrungen 88 geschraubte Schrauben 90 halten den Flansch dann in fester Anlage an der Seite des Gehäuses 210. Der Flansch 84 hat außerdem eine ein Gewinde aufweisende Mittelbohrung 92, welche von einem auswärts hervorstehenden Eingansatz 94 umgeben ist. Die Buchse 72 ist vorzugsweise genauso lang wie die Bohrung 50, so daß sie genau mit der Außenseite des Gehäuses 210 abschneidet. Der Durchmesser der Mittelöffnung 92 des Befestigungsflanschs 84 ist dabei vorzugsweise etwas kleiner als der Außendurchmesser der Buchse 72, so daß diese dann vom Flansch 84 im Gehäuse 210 festgehalten ist.*

Nach dem Anbringen des Befestigungsflanschs 84 an der entsprechenden Seite des Gehäuses 210 wird eine ein Außengewinde aufweisende Buchse 96 lose in den Ringansats 94 eingeschraubt und anschließend mittels in Gewindebohrungen 100 des Ansatzes 94- geschraubter Madenschrauben 98 darin gesichert. Die Madenschrauben 98 halten die Buchse 96 in einer· Stellung fest, in welcher das faseroptische Kabel am Gehäuse 210 angeschlossen werden soll. Der Anschluß des Kabels 12 erfolgt mittels eines herkömmlichen. Steckverbinders, welcher konzentrisch in die Buchse 96 einführbar und mit dieser verschraubbar ist»

Die Anschlüsse 22 und 38 für den Anschluß der faseroptischen Kabel 14 und 16 am Gehäuse 210 haben im wesentlichen

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den gleichen Aufbau wie vorstehend beschrieben. Im Falle einer Kupplung für mehrseitig gerichtete Verbindungen kann an der dem Anschluß 38 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 210 ein weiterer faseroptischer Anschluß 102 vorhanden sein. Dieser hat dann den gleichen Aufbau wie die übrigen. Anschlüsse 18, 22 und 38. Die Ausmündung der Bohrung 54- in der anderen Seite 58 des Gehäuses 210 gestattet während des Zusammenbaus den Zugang zu dessen Innenraum und ist im Gebrauch mittels einer Scheibe 104-verschlossen, welche mittels darin geformte Bohrungen 106 durchsetzender Schrauben 108 an der Seite 58 des Gehäuses 210 befestigt ist.

Bei der Verwendung der optischen Kupplung für mehrpolige oder mehrseitig gerichtete Verbindungen ist die Lichtübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten sowie zwischen dem dritten und einem vierten faseroptischen Kabel steuerbar. Eine solche Kupplung hat dann ebenfalls einen ersten und einen zweiten Anschluß 18 bzw. 22 für die Enden eines ersten bzw. eines zweiten faseroptischen Kabels. Die beiden Anschlüsse 18, 22 sind wiederum so angeordnet, daß der erste Strahlenweg zwischen ihnen verläuft. Das aus dem Ende des ersten und des zweiten faseroptischen Kabels aus tretende bzw. in das betreffende Ende eintretende Licht wird mittels eines ersten und eines zweiten im ersten Strahlenweg angeordneten Linsensatzes gebündelt. Die Kupplung weist ferner einen dritten und einen vierten Anschluß 38 bzw. 102 für die Enden des dritten bzw. des vierten Faseroptischen Kabels auf. Der dritte und der vierte Anschluß sind in bezug aufeinander so ausgerichtet, daß der zwischen den Enden des dritten und des vierten Kabels verlaufende zweite Strahlenweg den ersten Strahlenweg kreuzt. Im zweiten Strahlenweg angeordnete dritte und vierte Linsensätze dienen dazu, das aus den Enden des dritten und vierten Kabels austretende bzw. in die Enden eintretende Licht zu bündeln. Zwischen dem ersten und dem zweiten sowie zwischen dem dritten und dem vierten Linsensatz ist

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im Kreuzungspunkt der beiden Strahlungswege eine optische Ablenk- oder Umformeinrichtung angeordnet.

Die Ablenk- oder Umformeinrichtung ist so ausgebildet und angeordnet, daß sie einen Teil des Lichts vom ersten Strahlenweg entlang dem zweiten Strahlenweg, einen Teil des Lichts vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg oder gleichzeitig einen Teil des Lichts vom ersten entlang dem zweiten und vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg abzulenken vermag.

Die in Fig. 3 dargestellte faseroptische Leitungskupplung ermöglicht auf einfache Weise eine Steuerung oder Beeinflussung der Lichtübertragung zwischen zwei faseroptischen Kabeins; Das Gehäuse 210 der Kupplung 10 hat ein Paar einander gegenüberliegender Seitenflächen 56*, 58', an denen, jeweils ein erster bzw. ein zweiter Anschluß 18 bzw. 22 für jeweils ein faseroptisches Kabel derart angebracht ist, daß dazwischen ein erster Strahlenweg verläuft. An einem zweiten Paar einander gegenüberliegender Seitenflächen 56", 58" des Gehäuses 210 n>ind zwei weitere Anschlüsse 38, 102 für die Enden jeweils eines faseroptischen Kabels derart angeordnet, daß zwischen ihnen ein zweiter, den ersten kreuzender Strahlenweg verläuft. Ferner enthält das Gehäuse 210 den einzelnen Anschlüssen 18, 22, 38, 102 zugeordnete, jeweils in gewissem Abstand zu den Enden der Kabel sowie zueinander angeordnete Linsensätse sum Bündeln des Lichts im ersten und im zweiten Strahlenweg» In gevrissem Abstand zu den Linsensätzen ist im Kreuzungspunkt der beiden Strahlenwege eine optische Ablenk™ oder Umformeinrichtung 40 bzw. 140 angeordnet. Diese ist innerhalb des Gehäuses 210 so ausgerichtet, daß zwischen den faseroptischen Zabeln, ein-, zwei- und mehrseitig gerichtete Yerbindungen herstellbar sind.

Der optischen Ablenk- oder Ümformeinrichtung 40 bzw» 140

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BAD ORIGINAL

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zugeordnete Einrichtungen der Kupplung 10 ermöglichen die Wahl zwischen ein-, zwei- und mehrseitig gerichteten Verbindungen. Zu diesem Zweck kann entweder eine teilweise reflektierende Scheibe oder ein vollständig reflektierendes Prisma ganz oder teilweise in den Strahlenwegen angeordnet sein. Ferner enthält die Kupplung 10 der optischen Ablenk— oder Umforraeinrichtung 40 bzw. 140 zugeordnete Einrichtungen 44 zum Einstellen des Übertragungsverhältnisses.

Die optische Kupplung ermöglicht somit das Auskoppeln von Licht aus einer faseroptischen Übertragungsleitung oder das Einkoppeln von Licht in dieselbe durch Anzapfen der Leitung an einer einzigen Stelle. Innerhalb der Kupplung wird das Licht vom Anschluß eines faseroptischen Kabels auf den Anschluß eines anderen Kabels projiziert, so daß die Kupplung ein Äquivalent einer herkömmlichen Steckverbindung darstellt, wobei jedoch zwischen den Enden der Kabel ein Zwischenraum vorhanden ist, welcher das Aus- und/oder Einkoppeln von Licht in die Leitung und damit eine Überwachung oder Modifizierung der entlang der Leitung übertragenen optischen Signale ermöglicht- Durch die Unterbrechung der Leitung an nur einer Stelle bleiben Lxchtverluste sowie Impulsverzerrungen bei der Übertragung auf ein Mindestmaß beschränkt.

Die Linsensätze der optischen Kupplung sind vorzugsweise jeweils aus einer plankonvexen und einer bikonvexen Linse zusammengesetzt, da ein solcher Aufbau bei zwei Linäensätzen eine optimale Korrektur der sphärischen Aberration und des Komas ermöglicht. Das aus einem Linsensatz austretende gebündelte Licht fällt auf einen Strahlteiler, welcher gemäß der Darstellung in der Zeichnung in einem Winkel von 45° zum einfallenden Lichtstrahl angeordnet ist. In der praktischen Ausfährung sind jedoch dieser feinkel sowie äe.& Ausmaß, in welchem der Strahlteiler innerhalb des Lichtstrahl» angeordnet ist, einstellbar, um ein verän-

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derliclies Übertragungsverliältnis zu erzielen. Je nach der Verwendung der Kupplung für ein-, zwei- oder mehrseitig gerichtete Verbindungen wird das aus dem Linsensatz austretende Licht vom Strahlteiler geteilt und in verschiedener Richtung abgelenkt. Bei Verwendung eines Strahltellers in Form einer in einem Winkel von 45° zum einfallenden Lichstrahl angeordneten planparallelen, unbeschichteten. Glasscheibe werden ca. 12% des Lichts reflektiert und ca. 88% des einfallenden Lichtstrahls durchgelassen» Diese Anordnung eignet sich somit für einseitig gerichtete Verbindungen, in denen ein Teil des zwischen einem ersten und einem zweiten faseroptischen Kabel übertragenen Liclrfcs auf ein drittes faseroptisches Kabel abgelenkt werden soll.

Anstelle einer planparallelen, unbeschichteten Glasscheibe kann als Strahlteiler auch eine mit einem Dielektrikum oder Metall beschichtete Scheibe verwendet werden,, welche etwa 30 bis 50% des einfallenden Lichtstrahls reflektiert. Geeignet sind ferner kubus- oder prismaförmige Strahlteiler, welche teilweise in den gebündelten Lichstrahl hineinragen oder gänzlich in diesem angeordnet sind. Vorzugsweise sind wenigstens zwei der faseroptischen Anschlüsse in drei Eiclxtungen einstellbar, so daß Fertigungs- und Montagefehler ausgeglichen werden können» Each Vornahme der entsprechenden Einstellungen werden die Teile der optischen Kupplung dann festgesetzt und beürfen keiner weiteren Einstellung.

Zur Verringerung von Lichtverlusten an den Grenzflächen zwischen Glas und Luft sind die Linsen der Linsensätze vorzugsweise mit einem reflexmindernden Belag versehen. Bei Verwendung eines rechtwinkligen Prismas als Strahlteiler hat dieser vorzugsweise an zwei seiner Oberflächen eine reflektierende Beschichtung»

Die erfindungsgemäße optische Kupplung ist bei äußerst einfachem Aufbau sehr anpassungsfähig und betriebssicher. Darüber hinaus ist sie zu annehmbaren Kosten innerhalb

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zulässiger Toleranzen herstellbar. Die Verwendung von Strahlteilern wahlweise der in Fig. 1 oder der in Fig. dargestellten Art ermöglicht bei ein und derselben Vorrichtung die Herstellung von ein-, zwei- und mehrseitig gerichteten Verbindungen sowie Änderungen des Übertragungsverhältnisses ohne den Austausch irgendwelcher Teile. Die beschriebene optische Kupplung ist sowohl für Kabel mit einer einzigen Lichtleiterfaser als auch für Kabel mit einem optischen Faserbündel verwendbar, ohne daß übermäßige Lichtverluste oder Impulsverzerrungen auftreten. Der Strahlteiler kann ein von dem gesamten Lichtstrahl beaufschlagter teilreflektierender Spiegel sein. Mit Erfolg verwendet die beschriebene optische Kupplung eine teilweise reflektierende Fläche, welche in einem Winkel von 45° oder auch in einem anderen Winkel angeordnet sein kann.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich, sein.

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Claims

BUMER RAMO CORPORATION

900 Commerce Drive, Oak Brook, 111« 60521, USA.

11. Jan. 1979

P 13 480

Optische Kupplungseinrichtung zum Modifizieren, von zwischen einem ersten und einem zweiten faseroptischen Kabel übertragenem Licht relativ zu einem dritten faseroptischen Kabel, gekennzeichnet durch einen ersten Anschluß (18) für ein Ende des ersten faseroptischen Kabels (12), durch einen zweiten Anschluß (22) für ein Ende des zweiten faseroptischen Kabels (14), durch einen zwischen den Enden des ersten und des zweiten faseroptischen Kabels verlaufenden ersten Strahlenweg (26), durch einen im ersten Strahlenweg angeordneten ersten Linsensatz (28) zum Bündeln des aus dem Ende des ersten faseroptischen Kabels austretenden Lichts, durch einen im ersten Strahlenweg angeordneten zweiten Linsensatz (30) zum Bündeln des in das Ende des zweiten faseroptischen Kabels eintretenden Lichts, durch eine zwischen dem ersten und dem zweiten Linsensatz im ersten Strahlenweg angeordnete Einrichtung (40) zum Ablenken eines Teils des Lichts entlang einem zweiten Strahlenweg (34) und zum Durchlassen des übrigen Lichts entlang dem ersten Strahlenweg, durch einen dritten Anschluß (38) zum Anschließen eines Endes

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TELEFON (OGO) 3SQS QS

TELEX OS-SS 3ΘΟ

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

des dritten faseroptischen Kabels (16), welcher so angeordnet ist, daß der zweite Strahlenweg zwischen der Einrichtung zum Ablenken des Lichts und dem Ende des dritten faseroptischen Kabels verläuft, und durch einen im zweiten Strahlenweg angeordneten dritten Linsensatz (32) zum Bündeln des abgelenkten, in das Ende des dritten, faseroptischen Kabels eintretenden Lichtanteils.

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ablenken des Lichts ein optisch durchlässiges Teil (40) ist, welchs so angeordnet ist, daß es wenigstens einen Teil des Lichts im ersten Strahlenweg (26) auffängt.

3· Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch durchlässige Teil eine Scheibe (40) mit einer in einem Winkel zum ersten Strahlenweg (26) angeordneten Oberfläche (42) ist.

4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die genannte ebene Oberfläche (42) der Scheibe (40) eine teilweise reflektierende Fläche ist und einen Teil des darauf fallenden Lichts entlang dem zweiten Strahlenweg (34) ablenkt.

5· Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, daß die teilweise reflektierende Fläche (42) einen Teil des darauf fallenden Lichts entlang dem ersten Strahlenweg (26) durchläßt.

6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5 gekennzeichnet durch der Scheibe (40) zugeordnete Einrichtungen (44) zum Einstellen des Winkels zwischen der teilweise reflektierenden Fläche (42) und dem ersten Strahlenweg (26) und damit des Verhältnisses zwischen reflektiertem und durchgelassenem Licht.

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7. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Linsensätze (28, 30, 32) in gewissem Abstand vom jevreiligen faseroptischen Kabel (12, 14, 16) angeordnet sind und jeweils eine plankonvexe und eine bikonvexe Linse (46 bzw. 48) enthalten.

8. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (140) zum Ablenken des Lichts so angeordnet ist, daß sie einen Teil des Lichts im ersten Strahlenweg (26) auffängt, daß der dritte Linsensatz zum Bündeln von in das Ende des dritten faseroptischen Kabels eintretendem und daraus austretendem Licht eingerichtet ist und daß die Einrichtung zum Ablenken des Lichts so eingerichtet ist, daß sie das entlang dem zweiten Strahlenw^g (34) aus dem dritten faseroptischen. Kabel (16) austretende Licht im wesentlichen vollständig entlang dem ersten Strahlenweg abzulenken vermag.

9. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (140) zum Ablenken des Lichts eine erste und eine zweite, in einem ersten bzw. einem zweiten Winkel zum ersten Strahlenweg (26) angeordnete reflektierende Fläche (142 bzw. 142') aufweist.

10. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der erste ein spitzer und der zweite ein stumpfer Winkel ist.

11. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste reflektierende Fläche (142) das auf sie fallende Licht im wesentlichen vollständig vom ersten entlang dem zweiten Strahlenweg

(34) ablenkt und daß die zweite reflektierende Fläche (142¹) das auf sie fallende Licht im wesentlichen vollständig vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg (26) ablenkt.

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12. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ablenken des Lichts ein Prisma (140) ist, bei welchem die erste und die zweite Fläche eine reflektierende Beschichtung haben.

13. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch dem Prisma (140) zugeordnete Einrichtungen (44) zum Einstellen des von dem Prisma aufgefangenen Anteil des Lichts und damit des Verhältnisses zwischen reflektiertem und durchgelassenem Licht.

14. Optische Kupplungseinrichtung zum Modifizieren von zwischen einem ersten und einem zweiten sowie zwischen einem dritten und einem vierten faseroptischen Kabel übertragenem Licht, gekennzeichnet durch einen, ersten Anschluß (18) für ein Ende des ersten faseroptischen Kabels (12), durch einen zweiten Anschluß (22) für ein Ende des zweiten faseroptischen Kabels (14), welcher in bezug auf den ersten Anschluß so angeordnet ist", daß ein erster Strahlenweg zwischen den Enden des ersten und des zweiten faseroptischen Kabels verläuft, durch einen im ersten Strahlenweg (26) angeordneten ersten Linsensatz (28) zum Bündeln des aus dem Ende des ersten faseroptischen Kabels austretenden oder in es eintretenden Lichts, durch. einen im ersten Strahlenweg angeordneten zweiten Linsensatz (30) zum Bündeln des aus dem Ende des zweiten faseroptischen Kabels austretenden oder in es eintretenden Lichts, durch einen dritten Anschluß (36) für ein Ende des dritten faseropti chen Kabels (16), durch einen vierten Anschluß (102) für ein Ende des vierten faseroptischen Kabels, welcher in bezug auf den dritten Anschluß so angeordnet ist, daß zwischen den Enden des dritten und des vierten faseroptischen Kabels ein den ersten kreuzender zweiter Strahlenweg (3^) verläuft, durch einen im zweiten

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Strahlenweg angeordneten dritten Linsensatz (32) zum Bündeln des aus dem Ende des dritten faseroptischen Kabels austretenden oder in es eintretenden Lichts, durch einen im zweiten Strahlenweg angeordneten vierten Linsensatz zum Bündeln des aus dem Ende des vierten faseroptischen Kabels austretenden oder in es eintretenden Lichts, und durch eine zwischen dem ersten und dem zweiten sowie zwischen dem dritten und dem vierten Linsensatz im Kreuzungspunkt der beiden Strahlenwege angeordnete optische Ablenkoder Umformereinrichtung (140) zum Ablenken eines Teils des -Lichts vom ersten Strahlenweg entlang dem zweiten Sfcrahlenxtfeg, zum Umlenken eines Teils des Lichts vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg und/oder zum gleichzeitigen Ablenken eines Teils des Lichts vom ersten entlang dem zweiten Strahlenweg und vom zweiten entlang dem ersten Strahlenweg.

15» Optische Kupplungseinrichtung zum Modifizieren der Lichtübertragung zwischen faseroptischen Kabeln, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (210) mit einem ersten Paar einander gegenüberstehender Seiten (56', 58"), durch Anschlüsse (18, 22) für ein Ende jeweils eines faseroptischen Kabels, welche derart an den beiden Seiten des Gehäuses angeordnet sind, daß dazwischen ein erster Strahlenweg verläuft, durch ein Paar mit denen des ersten. Paares zusammenstoßender Seiten (56", 58") des Gehäuses, durch wenigstens einen Anschluß (36) für ein Ende eines faseroptischen Kabels, welcher an wenigstens einer Seite des zweiten Paares so angeordnet ist, daß ein von ihm ausgehender zweiter Strahlenweg den ersten Strahlenweg kreuzt, durch wenigstens einem Anschluß in gewissem Abstand zum Ende des betreffenden faseroptischen Kabels zugeordnete Einrichtungen (28, 30, 32) zum Bündeln des Lichts wenigstens im ersten oder im zweiten Strahlenweg, und durch eine in gewissem Abstand zur zuletzt genannten Einrichtung im Kreuzungspunkt der beiden Strahlenwege ange-

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ordnete optische Ablenk- oder Umformereinrichtung (40, 140), zum Herstellen von ein-, zwei- oder mehrseitig gerichteten Verbindungen zwischen den faseroptischen Kabeln.

16. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch der optischen Ablenk- oder Umformereinrichtung (140) zugeordnete Einrichtungen (44) zum Einstellen von ein-, zwei- und mehrseitig gerichteten Verbindungen.

17· Kupplungseinrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch der optischen Ablenk- oder Umformereinrichtung (140) zugeordnete Einrichtungen zum Einstellen des Übertragungsverhältnisses.

18. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch. gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bündeln des Lichts wenigstens einen Linsensatz aufweist, und daß an jedem Anschluß (18, 22, 36) ein Linsensatz (28, 30, 32) zum Bündeln des Lichts im ersten und zweiten. Strahlenweg in gewissem Abstand zum Ende des jeweiligen faseroptischen Kabels sowie mit Abstand zu den anderen Linsensätzen angeordnet ist.

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