DE3103010C2

DE3103010C2 -

Info

Publication number: DE3103010C2
Application number: DE3103010A
Authority: DE
Inventors: Herzl Rehovot Il Laor
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1991-04-25
Also published as: FR2475343A1; GB2071924A; IT1135274B; GB2071924B; DE3103010A1; IT8119479A0; CA1192646A; US4543663A; US4651343A; GB2139819A; JPH069396B2; GB2139819B; FR2475343B1; JPS56122586A; GB8324605D0; US4580292A; US4512036A; NL191156B; NL8100501A; CH661987A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Informationsaustauscheinrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Sendeeinheiten mit optischen Fasern für elektromagnetische Strahlung, von denen jede ein Bündel von informationstragender elektromagnetischer Strahlung abgibt; eine Empfangseinheit mit einer optischen Faser oder eine Mehrzahl von Empfangseinheiten mit optischen Fasern für elektromagnetische Strahlung, die im Strahlengang der Mehrzahl von Sendeeinheiten angeordnet ist; eine Steuereinrichtung, die bewirkt, daß eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit durch Ausrichten eines Endes einer informationsübertragenden optischen Faser aufeinander ausgerichtet werden.

In den vergangenen Jahren kam es zu einer weit verbreiteten Verwendung von optischen Fasern in einer umfangreichen Vielfalt von Anwendungen, und zwar insbesondere beim Informationsaustausch. Die leistungsfähige Verwendung von optischen Fasern hängt bei vielen Anwendungsfällen von der Fähigkeit der zugehörigen Einrichtungen ab, die Enden optischer Fasern genau und reproduzierbar zu positionieren. Gegenwärtig werden verschiedene mechanische Einrichtungen, wie beispielsweise x-y-z-Translatoren, konzentrische Rohrleitungen oder -anordnungen und V-Nut-Anordnungen, zur Positionierung der Enden von optischen Fasern angewandt.

Ein Umschalten unter Verwendung von ausrichtbaren Lichtbündeln ist außerdem in der US-PS 39 85 975 und der US-PS 40 65 644 vorgeschlagen worden, wonach Hologramme und Kathodenstrahlröhren zum Ausrichten des Lichtbündels verwendet werden.

Es wurde weiter vorgeschlagen, ein einzelnes piezoelektrisches Biegeelement als einen Zweipositionsschalter für eine optische Faser zu verwenden. Siehe Y. Ohmori und H. Ogiwara, Applied Optics, Band 14, Nr. 22, Seite 3531. Diese Veröffentlichung enthält zwar keine Anregung, ein solches Biegeelement zum wahlweisen Positionieren längs eines Bereichs von Positionen zu verwenden, jedoch ist aus der US- PS 39 41 927 eine Einrichtung zum wahlweisen Positionieren des Endes einer optischen Faser in einer wählbaren Position längs eines Bereichs von Positionen bekannt. Diese Einrichtung umfaßt in einer Ausführungsform eine Biegeanordnung, die wenigstens ein piezoelektrisches Biegeelement aufweist, wobei ein freies Ende der Biegeanordnung zur Verbindung mit wenigstens einem Ende von wenigstens einer optischen Faser zum wahlweisen Positionieren desselben längs des Bereichs von Positionen eingerichtet und ein Befestigungsende desselben in einer Bezugsposition örtlich festgelegt ist. Aber diese Druckschrift beschreibt, was die Anwendung der Biegeanordnung angelangt, keine Informationsaustauscheinrichtung der eingangs genannten Art, sondern lediglich eine Abtasteinrichtung zum Abtasten einer optischen Aufzeichnung.

Eine Informationsaustauscheinrichtung der eingangs genannten gattungsgemäßen Art ist in der DE 28 39 444 A1 beschrieben, die jedoch erst nach dem 4. Februar 1980, d. h. demjenigen der beiden Prioritätsdaten, welches sich auf den Aufbau der Informationsaustauscheinrichtung bezieht, veröffentlicht wurde. In der DE 28 39 444 A1 ist angegeben, daß zum Ausrichten des Endes einer informationsübertragenden optischen Faser oder der Enden von derartigen optischen Fasern bekannte mechanische, akustische, elektromagnetische, elektrodynamische, magnetostriktive, elektrostatische oder piezoelektrische Antriebe verwendbar sind. Insbesondere ist angegeben, daß mindestens eine Lichtleitfaser mit einem physikalisch festen Substrat derart verbunden wird, daß die Lichtleitfaser mit ihrem freien Abschnitt den Bewegungen des Substrates folgen kann und daß es, um eine gewünschte mechanische Festigkeit von Lichtleitfaseranordnungen gezielt zu erreichen, zweckmäßig ist, eine Lichtleitfaser mit einem biegefähigen Körper, beispielsweise einem geraden Stab von gleicher Länge zu verkleben oder zu verschweißen, der zusammen mit der ihm verbundenen Lichtleitfaser an einem Ende fest eingespannt wird, so daß die Lichtleitfaser dann mit ihrem freien Ende den Bewegungen des einseitig eingespannten Stabes folgt, wobei der bekannte Antrieb an beliebiger Stelle des freien Abschnitts der Lichtleitfaseranordnungen bzw. des Substrats unmittelbar als Kraftantrieb zum Zweck einer Wegerregung oder beispielsweise unter Verwendung eines piezoelektrischen Biegeschwingers als Momentantrieb wirksam werden kann.

Die Ausrichtbarkeit der Sendeeinheiten und/oder der Empfangseinheiten ist jedoch in der Informationsaustauscheinrichtung nach der DE 28 39 444 A1 beschränkt, denn bei Vorhandensein von mehreren Sendeeinheiten und/oder mehreren Empfangseinheiten ist die Steuereinrichtung zum Ausrichten der Sende- und/oder Empfangseinheiten so ausgebildet, daß diese letzteren in einem Sendeeinheitenblock und/oder einem Empfangseinheitenblock fest miteinander verbunden sind, so daß die einzelnen Sendeeinheiten und die einzelnen Empfangseinheiten nicht relativ zueinander bewegbar sind und infolgedessen jeweils auf einmal immer nur eine gezielte Verbindung zwischen einer vorbestimmten Sendeeinheit und einer vorbestimmten Empfangseinheit durch Ausrichten des Sendeeinheitenblocks und/oder des Empfangseinheitenblocks hergestellt werden kann, während die bei diesem Ausrichten sonst noch hergestellten Verbindungen "zufälliger" Art sind. Wenn daher eine solche Informationsaustauscheinrichtung im Fernsprechverkehr zum Herstellen von Verbindungen zwischen den Teilnehmern verwendet wird, die einem Sendeeinheiten- oder Empfangseinheitenblock zugeordneten Teil nehmen jeweils warten, wenn einer der Teilnehmer verbunden ist, sofern nicht gerade die von einem anderen Teilnehmer gewünschte Verbindung eine der oben genannten Verbindungen "zufälliger" Art ist, die bei der Herstellung des erwähnten einen Teilnehmers zwangsläufig mit entsteht. Aber auch unabhänig von dieser besonderen Schwierigkeit ist ganz allgemein eine schnelle, genaue und vielfältige Ausrichtung erwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Informationsaustauscheinrichtung der gattungsgemäßen Art zur Verfügung zu stellen, bei der eine schnelle, genaue und vielfältige Ausrichtung der Sendeeinheiten und/oder der Empfangseinheiten ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mikroprozessoreinrichtung, die Steuerinstruktionen an die Sendeeinheiten und/oder an die Empfangseinheiten zur geeigneten Ausrichtung derselben abgibt.

Eine solche Informationsaustauscheinrichtung kann beispielsweise als eine Umschaltvermittlungseinrichtung für sonstigen Informationsaustausch verwendet werden; sie ist im übrigen einfach und kann leicht aufgebaut werden, außer dem ist sie wirtschaftlich und modular bzw. bausteinmäßig in dem Sinne, daß sie veränderbar den wachsenden Bedürfnissen der Abnehmer angepaßt werden kann.

Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Informationsaustauscheinrichtung so aufgebaut, daß die Steuereinrichtung derart betreibbar ist, daß sie gleichzeitig individuelle Verbindungen zwischen einer Mehrzahl der Sendeeinheiten und einer Mehrzahl der Empfangseinheiten herstellt.

Weiterhin wird es bevorzugt, daß die Steuereinrichtung zum wählbaren Ausrichten eine Biegeanordnung umfaßt, die wenigstens ein piezoelektrisches Biegeelement zum Ausrichten eines Endes einer optischen Faser aufweist.

Ein wichtiges Beispiel einer solchen Informationsaustauscheinrichtung, die von den beiden vorstehend genannten bevorzugten Merkmalen der Erfindung Gebrauch macht, ist eine Informationsaustauscheinrichtung, die eine erste Gruppierung von Sendeeinheiten, in denen piezoelektrische Biegeelemente verwendet werden, umfaßt, wobei jede dieser Sendeeinheiten ein Bündel von informationsübertragender elektromagnetischer Strahlung in einer wählbaren Richtung abgibt; sowie eine zweite Gruppierung von Empfangseinheiten für elektromagnetische Strahlung, die in strahlungsempfangender Beziehung zu der ersten Gruppierung angeordnet sind, so daß die Ausgangsstrahlung von jeder der Sendeeinheiten zu deren Empfang durch irgendeine ausgewählte Sendeeinheit aus der Mehrzahl der Sendeeinheiten ausgerichtet werden kann. Wenn diese Informationsaustauscheinrichtung für die Umschaltvermittlung im Fernsprech- oder anderen Fernmeldeverkehr verwendet wird, dann werden den Sendeeinheiten Instruktionen zur Herstellung von Verbindungen zwischen Teilnehmern zugeführt, die mit den jeweiligen Sendeeinheiten verbunden sind, sowie von Teilnehmern, die mit den jeweiligen Empfangseinheiten verbunden sind.

Jeder Teilnehmer bzw. Teilnehmerapparat kann mit einer Sendeeinheit und mit einer Empfangseinheit derart verbunden sein, daß eine Zweiwegverbindung über modulierte Strahlungsbündel hergestellt wird. Vorzugsweise kann jede Sendeeinheit mit jeder Empfangseinheit in Verbindung treten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine dieser Weiterbildungen zeichnet sich dadurch aus, daß die optischen Sendeeinheiten Breitbündel-Sendeeinheiten sind, welche sich überlappende Sendebündel haben. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Informationsaustauscheinrichtung so auszubilden, daß sie eine erste Gruppierung von Sendeeinheiten umfaßt, von denen jede ein Bündel von informationsübertragender elektromagnetischer Strahlung liefert, und wenigstens eine ausrichtbare Empfangseinheit für elektromagnetische Strahlung, die so angeordnet ist, daß sie wahlweise in Strahlungsempfangsbeziehung mit einer oder mehreren Sendeeinheiten der ersten Gruppierung treten kann.

Im übrigen tritt in der erfindungsgemäßen Informationsaustauscheinrichtung im wesentlichen kein Über- oder Nebensprechen auf, da die Schnittstellen der von den Sendeeinheiten ausgehenden elektromagnetischen Strahlung im wesentlichen keine Interferenz erzeugen.

Die Erfindung sei nachstehend zu ihrem besseren Verständnis anhand einiger in den Figuren der Zeichnung im Prinzip dar gestellter, besonders bevorzugter Ausführungsformen in näheren Einzelheiten beschrieben; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Informationsaustauscheinrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Gruppierungen von Sende- und Empfangseinheiten, die in der Informationsaustauscheinrichtung der Fig. 1 verwendet werden können;

Fig. 3 alternative Anordnungen von Gruppierungen von Sende- und Empfangseinheiten, die in der Informationsaustauscheinrichtung der Fig. 1 verwendet werden können;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer umschaltenden Informationsaustauscheinrichtung, die ein Paar von einander zugewandten Gruppierungen hat, von denen jede zwischeneinander eingefügte Empfangs- und Sendeeinheiten besitzt;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer umschaltenden Informationsaustauscheinrichtung, die eine Gruppierung von zwischeneinander eingefügten Empfangs- und Sendeeinheiten und eine reflektierende Einrichtung umfaßt;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Sende- und Empfangseinheit, die einem einzelnen Teilnehmer der Informationsaustauscheinrichtung der Fig. 1 zugeordnet ist;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zum Eichen der in Fig. 6 dargestellten Sendeeinheit;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer umschaltenden Informationsaustauscheinrichtung, die für das Kabelfernsehen und ähnliche Übertragungen brauchbar ist;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Einrichtung für eine hochgenaue Rückkopplungssteuerung einer gerichteten Sendeeinheit;

Fig. 10 und 11 perspektivische Darstellungen von Anordnungen von optischen Fasern, die mit piezoelektrischen Biegeanordnungen verbunden sind;

Fig. 12 eine Biegeanordnung zum eindimensionalen Ausrichten des Endes einer optischen Faser, die in einer Informationsaustauscheinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist;

Fig. 13 und 14 Weiterbildungen der in Fig. 1 dargestellten Biegeanordnung für eine zwei- und dreidimensionale Ausrichtung;

Fig. 15 eine schematische Veranschaulichung einer ausrichtbaren Sendeeinheit, die in einer Informationsaustauscheinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendbar ist;

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer anderen Sen deeinheit;

Fig. 17 eine ausrichtbare Sendeeinheit;

Fig. 18 eine ausrichtbare Empfangseinheit;

Fig. 19 eine ausrichtbare Empfangseinrichtung mit mehreren optischen Fasern;

Fig. 20 eine ausrichtbare Empfangseinrichtung zum eindimensionalen Positionieren der Enden von optischen Fasern einer Mehrzahl von Reihen optischer Fa sern;

Fig. 21 eine Biegeanordnung für optische Fasern, in der Stablinsen vorgesehen sind;

Fig. 22A eine Biegeanordnung zum Ankoppeln einer optischen Faser an eine optische Faser, die aus einer Mehrzahl von optischen Fasern ausgewählt ist;

Fig. 22B eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A der Fig. 22A;

Fig. 23 die Kopplung einer optischen Faser an eine Sende einheit;

Fig. 24A die Kopplung einer optischen Faser an eine Sendeeinheit, die aus einer Mehrzahl von Sendeeinheiten ausgewählt ist; und

Fig. 24B eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A der Fig. 24A.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Ausführungsform einer Informationsaustauscheinrichtung zeigt, welche zur Verwendung auf dem Fernsprech-, Telegraphen- und Rundfunk- sowie Fernsehgebiet geeignet ist, sowie für jede andere Art des Informationsaustauschs, einschließlich Datenaustausch, worin Information über elektromagnetische Strahlung mittels optischer Fasern übertragen werden kann.

Die Einrichtung nach Fig. 1 umfaßt eine Gruppierung von Sendeeinheiten 150, die im Abstand von einer Gruppierung von Empfangseinheiten 152 sowie diesen Empfangseinheiten 152 zugewandt angeordnet sind. Je ein Teilnehmer, dem das Bezugszeichen 154 zugeordnet ist, ist mit einer einzigen Sendeeinheit 150 und einer einzigen Empfangseinheit 152 über eine Schaltung 156 verbunden, von der eine exemplarische Ausführungsform weiter unten in näheren Einzelheiten beschrieben ist. In der gezeigten Ausführungsform sind nach der Darstellung drei Teilnehmer U, V und W mit jeweiligen Sendeeinheiten 150 und Empfangseinheiten 152 verbunden. Es ist eine Zweiwegverbindung zwischen den Teilnehmern U und W dargestellt, bei der ein ausgestrahltes Bündel elektromagnetischer Strahlung von der Sendeeinheit 150 des Teilnehmers U mit Richtstrahler oder gerichtet so gesendet wird, daß es auf die Empfangseinheit 152 des Teilnehmers W auftrifft, und ein ausgestrahltes Bündel zu elektromagnetischer Strahlung wird mit der Sendeeinheit 150 des Teilnehmers W so mit Richtstrahler oder gerichtet gesendet, daß es auf die Empfangseinheit 152 des Teilnehmers U auftrifft.

Es sei darauf hingewiesen, daß es viele Fälle gibt, in denen jeder Teilnehmer mit mehr als einer Sendeeinheit und mit mehr als einer Empfangseinheit verbunden sein kann, wie beispielsweise in Konferenz rufanlagen.

Es kann jede geeignete Form von elektromagnetischer Strahlung angewandt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Infrarotstrahlung bevorzugt.

Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, aus der in einer schematischen Darstellung eine Informationsaustauscheinrichtung ersichtlich ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aufgebaut und betreibbar ist. Es ist eine erste Gruppierung 160 von Sendeeinheiten 162 vorgesehen, die in wählbarer Strahlungsverbindungsbeziehung mit einer zweiten Gruppierung 164 von Empfangseinheiten 166 angeordnet ist. Wie man aus dem dargestellten Beispiel ersieht, sind die Gruppierungen 160 und 164 allgemein flache Gruppierungen, die im Abstand voneinander und in einander zugewandter Ausrichtung vorgesehen sind, derart, daß ein Strahlungsbündel, welches von irgendeiner der Sendeeinheiten 162 abgegeben wird, wahlweise auf jede einzelne der Empfangseinheiten 166 auftreffen kann, so daß auf diese Weise eine Verbindung zwischen beiden hergestellt wird.

Jede Sendeeinheit 162 ist mit einem gegebenen Teilnehmer verbunden und an diesen mittels einer Einrichtung angekoppelt, die ein moduliertes Strahlungsbündel liefert, das zu übertragende Information enthält. Diese Modulation kann in Abhängigkeit von den Übertragungserfordernissen des Systems jede geeignete Form haben. Jede Sendeeinheit 162 kann gleichartig wie die ausrichtbare Sendeeinheit, die anhand der Fig. 15 beschrieben ist, aufgebaut sein, und die optische Faser kann an eine lichtemittierende Diode oder eine Laserdiode angekoppelt sein.

Da die Modulation von Lichtbündeln für Anwendungen innerhalb des Informationsaustauschs in der Fachliteratur in weitem Umfang bekannt ist, sei sie hier nicht näher beschrieben, und es sei hier nur auf die Anwendung solcher Informationsübertragung mittels moduliertem Licht Bezug genommen. Eine allgemeine Beschreibung des Nachrichtenaustauschs mittels Licht ist enthalten in: "Forschung und Technologie der optischen Nachrichtenverbindung" ("Optical Communication Research and Technology"); "Faseroptik" ("Fiber Optics") von T. G. Giallorenzi, Proc. of the IEEE, Band 66, Nr. 7, Juli 1978, Seiten 744 ff.

Die Empfangseinheiten können typischerweise Fotodetektoren umfassen oder sein, von denen jeder über eine geeignete Verstärkungseinrichtung mit einem gegebenen Teilnehmer verbunden ist.

Die Fig. 3 veranschaulicht eine alternative Ausbildung der Anordnung von Sendeeinheiten und Empfangseinheiten unter Verwendung eines reflektierenden Elements für den Informationsaustausch. Hier sind Gruppierungen 170 und 172, die Sendeeinheiten 174 und Empfangseinheiten 176 umfassen, benachbart und in einem vorbestimmten, vorzugsweise stumpfen Winkel angeordnet, und zwar derart, daß sie einer reflektierenden Einrichtung 178 in Form eines reflektierenden Elements zugewandt sind, sowie so, daß Strahlungsbündel von irgendeiner der Sendeeinheiten 174 wahlweise auf irgendeine der Empfangseinheiten 176 auftreffen können.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, ist eine erste und zweite Gruppierung 180 und 182 in jeweils einander zugewandter Anordnung vorgesehen. Jede der Gruppierungen 180, 182 umfaßt eine Anordnung von zwischeneinander eingefügten Sende- und Empfangseinheiten 184 und 186. Es sei darauf hingewiesen, daß die Sende- und Empfangseinheiten 184 und 186 in der gleichen Gruppierung nicht miteinander in Verbindung treten können. Trotzdem ist ein solcher Aufbau für die Benutzung bei einem Unterwasser- oder Tiefseekabel geeignet, bei dem eine solche lokale Verbindung nicht erforderlich ist.

Die Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform, in der eine einzige Gruppierung 192 so angeordnet ist, daß sie einem als reflektierende Einrichtung 154 vorgesehenen reflektierenden Element zugewandt ist. Die Gruppierung 192 umfaßt eine Anordnung von zwischeneinander eingefügten Sendeeinheiten 196 und Empfangseinheiten 198. Es sei darauf hingewiesen, daß in dieser Anordnung jede der Sendeeinheiten 196 mit jeder der Empfangseinheiten 198 in Verbindung treten kann.

Es sei nun auf Fig. 6 Bezug genommen, die eine Sende- und Empfangseinrichtung zeigt, welche mit einem einzelnen Teilnehmer in der Informationsaustauscheinrichtung der Fig. 1 verbunden ist. Ein Teilnehmer 236, der jede gewünschte Art eines Informationsaustauschterminals darstellen kann, ist mit einer Sendeeinheit 240 und einer Empfangseinheit 242 verbunden. Die Sendeeinheit 240 umfaßt einen Leitungsempfänger 244, der die Wählinformation (im Falle einer Fersprechverbindung) oder alternativ die Adresseninstruktionen von der Stimmen- oder Dateninformation trennt. Die Wählinformation geht zu einer als Wählinformationsdekodierer ausgebildeten Steuereinrichtung 246, während die Stimmen- oder Dateninformation zu einem Modulator 248 weitergegeben wird.

Die Stimmen- oder Dateninformation bewirkt, daß der Modulator 248 eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED), mit einer wählbaren Modulation betreibt, welche das Stimmen- oder Datensignal repräsentiert, das vom Modulator 248 empfangen worden ist. Diese Strahlung wird längs eines von der Faser 250 gebildeten faseroptischen Zwischenglieds übertragen und von einem Ende desselben aus über eine Linse 252 gesendet, welche die Strahlung auf eine gewünschte Empfangseinheit bündelt.

Die Wähl- oder Adresseninstruktionen werden dazu verwendet, die winkelmäßige Ausrichtung des Strahlungsbündels festzulegen, was vorzugsweise durch eine geeignete Erregung eines piezoelektrischen Biegeelements, wie es beispielsweise in Fig. 13 gezeigt ist, geschieht. Die Steuereinrichtung 246 ist mit einer konventionellen Mikroprozessoreinrichtung 254, wie beispielsweise vom Typ Intel 8080, sowie mit einer Speichereinrichtung 256 verbunden, die zum Dekodieren der empfangenen Adressen- oder Wähleingangssignale in X- und Y-Positionskoordinaten dienen.

Die Steuereinrichtung 246 liefert X- und Y-Positionsausgangssignale über einen Datenbus zu einer ersten und zweiten Verriegelungs- bzw. Halteschaltung 257 und 258, von denen jede mit einem jeweiligen Digital-zu-Analog-Wandler 260 bzw. 262 verbunden ist. Der Digital- zu-Analog-Wandler 260 ist mit den Elektroden eines piezoelek trischen Biegeelements 261 verbunden, das so angeordnet ist, daß es sich längs einer X-Achse biegt, während der Digital-zu-Analog- Wandler 262 mit den Elektroden eines piezoelektrischen Biegeelements 263 verbunden ist, das so angeordnet ist, daß es sich längs einer Y-Achse biegt.

Die Empfangseinheit 242 umfaßt einen Detektor 264, der ein weites Sichtfeld hat und so angeordnet ist, daß er ein einfallendes Lichtbündel von einer Sendeeinheit empfangen kann, und dieser Detektor 264 gibt ein Ausgangssignal an einen Verstärker 266 ab. Der Verstärker 266 liefert ein Ausgangssignal an einen Rufdetektor 268, der einen konventionellen Aufbau haben kann und eine Schnittstelle mit der als Wählinformationsdekodierer ausgebildeten Steuereinrichtung 246 zum Erzeugen von Wähl- oder Adresseninformation auf der Basis der durch das eintreffende Bündel erhaltenen Information bildet.

Der Verstärker 266 gibt außerdem ein Ausgangssignal an den Demodulator 270 ab, der ein dekodiertes Stimmen- oder Datenausgangssignal an einen Leitungssender 272 gibt, der auch ein Adressen- oder Wähleingangssignal vom Rufdetektor 268 empfängt und mit dem Teilnehmerterminal verbunden ist.

Eine Signalübertragung kann unter Verwendung eines gemeinsamen elektrischen Busses erfolgen, der von allen Teilnehmern gemeinsam benutzt wird, und durch eine zeitlich geordnete Benutzung dieses Busses durch die Teilnehmer.

Es kann auch eine alternative Steueranordnung unter Verwendung einer zentralen Prozessoreinheit, die von mehreren Teilnehmern verwendet wird, benutzt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine umschaltende Informationsaustauscheinrichtung aufgebaut werden, die eine Kapazität von 10 000 Teilnehmern hat sowie Gruppierungen von Sende- und Empfangseinheiten umfaßt, welche in einem 100×100 Gitter angeord net sind. In einem solchen Beispiel hat jede Gruppierung eine Fläche von 1 m², wobei jede Sende- und Empfangseinheit in einem Abstand von 10 mm von jeder benachbarten Sende- und Empfangseinheit in ihrer jeweiligen Gruppierung angeordnet ist. Nimmt man an, daß die Gruppierungen in einer einander zugewandten Beziehung angeordnet sind, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, dann beträgt der Abstand zwischen den Gruppierungen ungefähr 5 m.

Wenn eine Sendeeinheit der allgemeinen, in Fig. 13 dargestellten Art verwendet wird, dann ist der Durchmesser des faseroptischen Kerns 5 µm und die Brennweite der Linse 5 mm. Der Durchmesser des Strahlungspunkts, der auf die gegenüberliegende Gruppierung auftrifft, ist 8 mm. Die f-Zahl der Linse liegt zwischen 1 und 2. Das Bewegungsfeld des freien Endes der Faseroptik beträgt 1×1 mm.

Ein bevorzugtes piezoelektrisches Biegeelement ist dasjenige der Katalognummer G-1278, das von der Firma Gulton Industries, Inc. von New Jersey, USA hergestellt wird und aus Zinkonat-Titanat besteht. Es hat die folgende piezoelektrische Konstante: d₃₁=-270×10^-12m. Die Dicke des piezoelektrischen Biegeelements ist so ausgewählt, daß sie 0,125 mm beträgt, und seine Länge ist so ausgewählt, daß sie 25 mm beträgt. Es erfordert eine Spannung von 50 Volt zum Erzeugen einer Bewegung von 1 mm. Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine lichtemittierende Diode (LED), und der Detektor ist vorzugsweise ein PIN-Siliziumdetektor.

Die Fig. 7 veranschaulicht die Eichung der Einrichtung für ein Bündelrichtsystem der Art, wie es zum Richten der Bündel der Sendeeinheiten gemäß der Wähl- oder Adresseninformation angewandt wird. Eine Mehrzahl von Detektoren als Empfangseinheiten 210 sind so angeordnet, daß sie einer Sendeeinheit 212 zugewandt sind. Die Empfangseinheiten 210 können vorteilhafterweise in einem Gitter 200 angeordnet sein, und sie sind einzeln mit einer Wählschaltung 214 verbunden. Die Wählschaltung 214 ist an einen Digitalwandler 216 angekoppelt, der seinerseits mit einer Mikroprozessoreinrichtung 218 verbunden ist, welche einen konventionellen Aufbau haben kann und an einen oder mehrere löschbare programmier bare Festwertspeicher als Speichereinrichtung 220 angeschlossen ist. Die Mikroprozessoreinrichtung 218 gibt Richtungssignale an die Sendeeinheit 212 und Wählsignale an die Wählschaltung 214.

Die Eichung wird in folgender Weise ausgeführt: Es wird ein Bündel in Aufeinanderfolge zu den einzelnen Empfangseinheiten 210 gesendet, die auf bzw. in dem Gitter 200 angeordnet sind, das die Detektionsoberfläche definiert. Das von jeder Empfangseinheit empfangene Signal wird durch Einstellung der Bündelrichtung maximalisiert. Die Instruktionen, aufgrund deren die beste Richtung für jede Empfangseinheit erzeugt oder eingestellt wird, werden in den löschbaren progammierbaren Festwertspeicher eingeschrieben, und diese Daten werden dazu benutzt, die Daten für irgendwelche anderen als Empfangseinheiten vorgesehenen Detektoren, die in einer Zwischenstellung zwischen den Empfangseinheiten 210 angeordnet sind, durch Interpolation zu ermitteln. Die Mikroprozessoreinrichtung 218 kann als Mikroprozessoreinrichtung 254 (Fig. 6) verwendet werden.

Es sei nun auf Fig. 8 Bezug genommen, in der eine andere Art einer umschaltenden Informationsaustauscheinrichtung dargestellt ist. Im Gegensatz zu den weiter oben beschriebenen Bauweisen wird hier durch eine Mehrzahl von Sendeeinheiten 222 ein weites Bündel erzeugt, das auf im wesentlichen alle Empfangseinheiten 224 auftrifft, die in einem den Sendeeinheiten 222 zugewandten Gitter als Gruppierung 226 angeordnet sind. Jede Empfangseinheit 224 ist mit einem Teilnehmer verbunden und wahlweise so ausrichtbar, daß sie zu einer gegebenen Zeit nur die Strahlung von einer einzigen Sendeeinheit 222 empfängt. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Art der Informationsaustauscheinrichtung insbesondere in Kabelfernsehsystemen brauchbar ist.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die umschaltende Informationsaustauscheinrichtung in der Weise arbeitet, daß sie jeder wählbar ausrichtbaren Empfangseinheit 224 Steuereingangssignale liefert, die bewirken, daß sie mit ihrem Detektor auf eine gewünschte einzelne Sendeeinheit zielt, so daß auf diese Weise ein mit der Empfangseinheit verbundener Teilnehmer mit dem Informationskanal verbunden wird, der dieser Sendeeinheit zugeordnet ist. In einem Kabelfernsehsystem empfängt jeder Fernsehempfänger einen Fernsehkanal durch Steuerung der ausrichtbaren Empfangseinheit 224. Die von der Empfangseinheit 224 ausgehende optische Faser kann zum Fernsehempfänger hin verlängert werden und die Fernsehkanalinformation direkt zum Fernsehempfänger leiten.

Es sei nun auf Fig. 9 Bezug genommen, die eine Blockschaltbilddarstellung einer Einrichtung für hochgenaue Rückkopplungssteuerung einer Richtungssendeeinheit ist. Die Sendeeinheit 280, die eine Sendeeinheit der in irgendeiner der Fig. 12, 13 und 14 dargestellten Art sein kann, erhält Eingangssignale von einer Datenquelle 282 und von einer als Steuereinrichtung 284 vorgesehenen Steuersignalquelle. Ein als Empfangseinheit 286 vorgesehener Detektor empfängt die kombinierten Daten- und Steuersignale, die durch konventionelle Frequenzfilter oder äquivalente Techniken voneinander differenziert bzw. getrennt werden können. Die Datenausgangssignale von der Empfangseinheit 286 werden einem Datenziel 288 zugeführt, und die Steuerausgangssignale von der Empfangseinheit 286 werden einer Steuersignalverwendungsschaltung 290 zugeführt. Eine Mikroprozessoreinrichtung 292 nimmt das empfangene Steuersignal an der Steuersignalverwendungsschaltung 290 ab und richtet die Sendeeinheit demgemäß aus.

Die Fig. 10 zeigt eine Anordnung eines Paares von optischen Fasern 293 und 294, die auf dem freien Ende eines Biegeelements 296 angeordnet sind. Vorzugsweise ist eine der optischen Fasern eine datenübertragende Faser, während die andere Steuerinformation leitet, die zur genauen Ausrichtung beiträgt, also eine Positionssteuerfaser ist.

Die Fig. 11 zeigt eine Mehrzahl von optischen Fasern, die auf dem freien Ende eines Biegeelements 298 angeordnet sind. Eine mittige Faser 300 ist eine datenübertragende Faser, während die übrigen Fasern 302 als Positionssteuerfasern Steuersignale leiten, die dazu dienen, ein sehr hohes Niveau an Richtgenauigkeit zu erzielen.

Biegeanordnungen, die eine Mehrzahl von damit verbundenen optischen Fasern haben und sowohl datenübertragende Fasern als auch Steuerinformation übertragende Positionssteuerfasern umfassen, können in jeder der umschaltenden Informationsaustauscheinrichtungen vorgesehen sein, wie sie in den verschiedenen Figuren dargestellt sind.

Es sei weiter auf Fig. 12 Bezug genommen, aus der eine Biegeanordnung zum Ausrichten des Endes einer optischen Faser ersichtlich ist, die in einer Informationsaustauscheinrichtung der oben beschriebenen Art vorgesehen sein kann und ein allgemein langgestrecktes piezoelektrisches Biegeelement 20 umfaßt, das an einem ersten Ende desselben auf einer Basis 22 befestigt ist. Das piezoelektrische Biegeelement 20 kann konventionell aufgebaut und hergestellt sein, wie beispielsweise eine G-1278-Blei-Zinkonat- Titanat-Dünnplatten-Piezokeramik, wie sie von der Firma Gulton Industries von Metuchen, New Jersey, USA hergestellt wird. Leitungen 24, die mit dem piezoelektrischen Biegeelement 20 verbunden sind, können mit jeder geeigneten elektrischen Spannungsquelle zum Steuern der Ausrichtung des freien Endes 26 des Biegeelements 20 verbunden sein.

Das freie Ende 28 einer optischen Faser 18 ist durch Kleben, Klemmen oder durch irgendeine andere geeignete Einrichtung oder irgendein anderes geeignetes Mittel oder Verfahren auf oder an dem freien Ende 26 des Biegeelements 20 oder benachbart demselben zur Bewegung zusammen mit demselben befestigt. Die Fig. 12 zeigt das Biegeelement 20 in einer geraden Ausrichtung in Ruhe, wenn dieses Biegeelement 20 nicht erregt ist, sowie gekrümmt nach einer Seite, wenn eine Spannung einer ersten Polarität mittels einer einstellbaren Spannungsquelle 16 über die Leitungen 24 angelegt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das Biegeelement 20 normalerweise auch in einer entgegengesetzten Richtung gebogen werden kann, indem eine Spannung entgegengesetzter Polarität über die Leitungen 24 angelegt wird. Darüber hinaus kann jede gewünschte Ausrichtung, die sich zwischen den beiden extremen Ausrichtungen befindet, durch Anlegen einer geeigneten Spannung über die Leitungen 24 verwirklicht werden.

Piezoelektrische Biegeelemente 20 der hier verwendeten Art nehmen in Ansprechung auf Eingangsspannungen, die innerhalb eines Teiles ihres Betriebsbereichs liegen, eine allgemein lineare und reproduzierbare Ausrichtung ein. Die Ausrichtungs- Spannungs-Kennlinie kann geeicht werden, und es kann infolgedessen eine offenschleifige Steuerung bzw. Regelung angewandt werden. Um das Hysteresisverhalten der Ausrichtungs-Spannungs-Kurve der Biegeelemente zu berücksichtigen, wird eine relativ komplizierte Steuerschaltung unter Anwendung der Mikroprozessortechnologie verwendet.

Es sei nun auf Fig. 13 Bezug genommen, aus der eine Biegeanordnung zum Ausrichten des Endes einer optischen Faser längs zweier Dimensionen ersichtlich ist. Diese Biegeanordnung umfaßt zunächst diejenige der Fig. 12, bei der am freien Ende des Biegeelements 20 ein zweites Biegeelement 30 befestigt ist, welches so ausgerichtet ist, daß seine Biegeebene senkrecht zur Biegeebene des Biegeelements 20 verläuft. In der Darstellung ist die Biegeanordnung der Fig. 12 um 90° gedreht gegenüber der Darstellung der Fig. 12, und das Biegeelement 30 ist am freien Ende des Biegeelements 20 mittels eines Befestigungselements 32 befestigt, das aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten Material ausgebildet ist. Das Biegeelement 30 ist mit Leitungen 34 versehen, die mit einer Ausrichtungssteuerschaltung (nicht gezeigt) verbunden sind. Das freie Ende 28 der optischen Faser 18 ist auf oder an dem freien Ende des Biegeelements 30 befestigt.

Die Fig. 14 zeigt eine Biegeanordnung zum Ausrichten des Endes einer optischen Faser in drei Dimensionen, und diese Biegeanordnung umfaßt diejenige der Fig. 2, an der mittels eines zweiten Befestigungselements 36 ein drittes Biegeelement 38 angebracht ist, und zwar am freien Ende des zweiten Biegeelements 30. Leitungen 40 sind mit dem dritten Biegeelement 38 verbunden und an eine Ausrichtungssteuerschaltung (nicht gezeigt) angekoppelt. In der Praxis ist das dritte Biegeelement 38 so ausgerichtet, daß seine Biegeebene senkrecht zu den Biegeebenen der Biegeelemente 20 und 30 verläuft, und dieses dritte Biegeelement 38 dient dazu, das freie Ende 28 der optischen Faser, die an seinem freien Ende angebracht ist, zu Fokussierungs- bzw. Scharfstellzwecken auszurichten. Die Biegeelemente 20 und 30 können durch ihre Ausrichtungsbereiche hindurchbewegt werden, um eine Abtastfunktion zu erzielen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Biegeelemente, die eine Mehrelement- Biegeanordnung bilden, nicht notwendigerweise in zueinander senkrechten Ebenen angeordnet werden müssen. Statt dessen kann es ausreichend sein, daß ihre Bewegungsrichtungen jeweilige zueinander senkrechte Komponenten haben.

Die Fig. 15 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform einer Sendeeinheit, die in einer der oben beschriebenen Informationsaustauscheinrichtungen verwendet werden kann und eine Lichtquelle 42 umfaßt, deren Position wählbar und die modulierbar ist. Das freie Ende 28 der optischen Faser gibt ein Bündel elektromagnetischer Strahlung 44 ab, das auf eine Linse 46 auftrifft, die das Bündel auf einen Ort fokussiert, an dem eine Empfangseinheit 48 angeordnet ist. Die Ausrichtung des Endes 28 der optischen Faser bestimmt die Stelle des Auftreffens des fokussierten Bündels und diese Ausrichtung kann mittels einer der Biegeanordnungen nach den Fig. 12 bis 14 erfolgen.

Es sei nun auf Fig. 16 Bezug genommen, die eine Sendeeinheit veranschaulicht, welche im wesentlichen eine der in den Fig. 12, 13 und 14 dargestellte Biegeanordnung aufweist, jedoch mit dem Unterschied, daß hier eine Linse 50 auf dem freien Ende des Biegeelements 52 vor dem Ende der optischen Faser 54 angebracht ist, so daß sich diese infolgedessen zusammen mit dem freien Ende des Biegeelements 52 bewegt. Das Ausrichten des Bündels wird durch Ändern der Richtung des freien Endes des Biegeelements 52 erzielt. Anstelle der Linse 50 kann eine Stablinse verwendet werden.

Alternativ können die anhand der Fig. 15 und 16 beschriebenen Sendeeinheiten als ausrichtbare Empfangseinheiten verwendet werden.

Die Fig. 17 veranschaulicht eine der Anwendungen der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Biegeanordnungen in einer Sendeeinheit. Nach Fig. 17 ist eine Biegeanordnung 56 für eine zweidimensionale Ausrichtung der Art, wie es die in Fig. 13 veranschaulichte Biegeanordnung ist, zu einer Linse 58 hinzugefügt, die ihrerseits Licht, das vom freien Ende 60 der optischen Faser 68 austritt, auf einen Schirm 62 abbildet. Eine Lichtquelle 64, die mit dem entgegengesetzten Ende der optischen Faser 68 verbunden ist, führt die gewünschte Strahlung zu, die auf dem Schirm auf eine gewünschte Position des Schirmes gelenkt werden kann, so daß die Fig. 17 eine ausrichtbare Sendeeinheit repräsentiert.

Unter Verwendung einer Biegeanordnung der obigen Art kann eine auch als Strahlungsdetektor zu bezeichnende Empfangseinheit aufgebaut werden, wie in Fig. 18 dargestellt. Eine Linse 70 liefert ein Bild 72 eines Objekts 74. Die Biegeanordnung 75, die von der Art sein kann, wie sie in jeder der Fig. 12, 13 und 14 dargestellt ist, richtet das Ende 77 der optischen Faser 78 so aus, daß Licht von dem Bild über die optische Faser 78 zu einem Detektor 76 übertragen werden kann. Es kann auch eine Mehrzahl von Bildern von Strahlungsquellen mittels der Linse 70 erzeugt werden. Die Biegeanordnung 75 kann dann in der Weise betrieben werden, daß das Ende der optischen Faser 78 wahlweise und veränderbar an einem wählbaren Bild positioniert wird, so daß sich auf diese Weise eine ausrichtbare Empfangseinheit ergibt.

Eine Empfangseinrichtung für eindimensionale Abtastung mittels einer Mehrzahl von Faserenden ist in Fig. 19 veranschaulicht, und diese Empfangseinrichtung umfaßt ein relativ breites piezoelektrisches Biegeelement 80, das auf einer Basis 82 befestigt ist und mit dessen freiem Ende 84 eine eindimensionale Gruppierung von Enden 86 optischer Fasern verbunden ist. Eine Schwingung des Biegeelements 80 längs einer Dimension ergibt eine Rasterabtastung eines Abschnitts, der mittels einer Linse 88 abgebildet wird. Auf diese Weise kann eine relativ schnelle Abtastung erzielt werden. Die optischen Fasern können an ihren entgegengesetzten Enden 89 mit einer linearen Detektorgruppierung 87 verbunden sein.

Gemäß Fig. 20 kann eine Mehrzahl von Gruppierungen, insbesondere von Reihen, von Enden von optischen Fasern mit einem einzigen Biegeelement 80 verbunden sein. Es können Enden optischer Fasern angewandt werden, die spektral unterschiedliches Licht übertragen, oder Detektoren mit unterschiedlichem spektralem Ansprechen in der Gruppierung 87.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Detektoren in den Einrichtungen nach den Fig. 19 und 20 gegen Lichtquellen ausgetauscht werden können.

In Fig. 21 ist eine ausrichtbare Sendeeinheit und eine ausrichtbare Empfangseinheit unter Verwendung von Enden optischer Fasern dargestellt; Stablinsen 90 und 92 sind mit den freien Enden 94 und 96 von jeweiligen optischen Fasern 98 und 100 verbunden. Die Stablinsen 90 und 92 sind auf oder an den freien Enden jeweiliger piezoelektrischer Biegeelemente 102 und 104 befestigt, welche so angeordnet sind, daß sie zueinander senkrechte Biegeebenen haben, und die auf einem Rahmen 106 befestigt sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die Biegeelemente dazu verwendet werden, die Richtung der Stablinsen wählbar zu verändern. In der dargestellten Ausführungsform wird, wenn die Stablinsen parallel zueinander ausgerichtet sind, eine Strahlungsübertragung zwischen ihnen ermöglicht, und wenn sie in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind, findet nur eine geringe oder keine solche Übertragung statt.

Hinsichtlich der Fig. 21 ist zu bemerken, daß hier eine Mehrzahl von Biegeelementen vorgesehen sein kann, wobei diese Biegeelemente im Sinne der Fig. 12, 13 und 14 in Reihe angeordnet sein können. Es kann auch eine Mehrzahl von Enden optischer Fasern auf jedem Biegeelement befestigt sein.

Die Fig. 22A und 22B zeigen eine Einrichtung 110, die so betrieben werden kann, daß das Ende 111 einer optischen Faser in einer gewünschten Übereinstimmung mit einem wählbaren Ende einer anderen optischen Faser angeordnet wird, das zu einer Gruppierung bzw. Reihe 112 von Enden optischer Fasern gehört. In dem dargestellten Aufbau ist eine Biegeanordnung für eine eindimensionale Ausrichtung zum Ausrichten des Endes 111 einer optischen Faser vorgesehen, die gleichartig wie die in Fig. 12 veranschaulichte Biegeanordnung ist, und die Enden der optischen Fasern der Gruppierung 112 sind in der Biegeebene des Faserendes 111 in einer Radialausrichtung angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Steuereinrichtung 114 zum Anlegen einer gewünschten Spannung an das Biegeelement 116 der Biegeanordnung vorgesehen sein kann, so daß auf diese Weise die Fluchtung des Faserendes 111 mit einem gewünschten Faserende in der Gruppierung 112 zum Zwecke der Strahlungsübertragung zwischen diesen Enden bewirkt werden kann.

Alle Enden 111 und 112 der optischen Fasern liegen auf einer flachen bzw. ebenen Oberfläche 126 der Basis 128, wodurch die notwendige Ausrichtung der Fasern in einer zur Oberfläche 126 parallelen Ebene erzielt wird. Wiederum ist es möglich, zweidimensionale Biegeeinrichtungen zu verwenden, so daß die Notwendigkeit der Oberfläche 126 ausgeschaltet werden kann, und es kann weiterhin ein drittes Biegeelement dazu verwendet werden, die Abstände von Faserende zu Faserende einzustellen. Die Oberfläche 126 kann mit Nuten bzw. Rillen versehen sein, so daß dadurch diskrete Positionen der Faserenden 112 zum Zwecke einer genauen Ausrichtung desselben mit dem Faserende 111 definiert werden.

Einige der Faserenden 112 können zu Eichzwecken verwendet werden. Es sei angenommen, daß die Fasern 118, 120, 122 und 124 mit einer Lichtquelle 125 verbunden sind, die unterschiedliche Lichtkenndaten hat, aufgrund dessen ihr Licht von dem Licht unterschieden werden kann, das von den anderen Faserenden 112 austritt, und daß ein Teil des Lichts, welches in das Faserende 111 eintritt, mittels eines Detektors 123 festgestellt werden kann. Durch eine Abtastbewegung des Faserendes 111 aus einer Position, in der es der Faser 118 zugewandt ist, in eine Position, in der es dem Ende der Faser 120 zugewandt ist, können die unterschiedlichen Spannungen, die an dem piezoelektrischen Biegeelement 116 anliegen, aufgezeichnet werden, während das Licht der Lichtquelle 125 am Detektor 123 seinen Spitzenwert erreicht. Durch Extrapolation kann die zum Erreichen einer Position gegenüber irgendeinem der Faserenden 112 benötigte Spannung berechnet werden. Die Fasern 122 und 124 können dazu dienen, die Genauigkeit der Extrapolation zu erhöhen.

Das Hysteresisverhalten der Ausrichtungs-Spannungs-Charakteristika des piezoelektrischen Biegeelements 116 kann dadurch ausgeschaltet werden, daß man das Biegeelement 116 eine genügende Entfernung durchlaufen läßt, so daß es seine Linearcharakteristika erreicht, bevor das Faserende 111 in eine der Faser 118 zugewandte Position kommt.

Eine entsprechende Eichung kann dadurch erzielt werden, daß man den Detektor 123 durch eine Lichtquelle und die Lichtquelle 125 durch einen Detektor ersetzt.

Die Steuerschaltung 114 kann vorteilhafterweise einen Mikroprozessor konventionellen Aufbaus umfassen, der so programmiert ist, daß er die gewünschten Funktionen ausführt.

Fig. 23 zeigt eine Einrichtung zum wählbaren Ankoppeln des Endes 130 einer optischen Faser an eine Lichtquelle 132, wie beispielsweise eine Laserdiode. Das Ende 130 der optischen Faser kann in vorteilhafter Weise am freien Ende einer Biegeanordnung 134 befestigt sein, die vorzugsweise eine Biegeanordnung für dreidimensionale Ausrichtung der in Fig. 14 gezeigten Art ist und die so positioniert wird, daß sie der Lichtquelle 132 in einer gewünschten Position relativ zu derselben zugewandt ist.

Eine weitere Verfeinerung der Einrichtung nach Fig. 22 ist in den Fig. 24A und 24B veranschaulicht, die eine Einrichtung zum wählbaren Ankoppeln des Endes 140 einer optischen Faser an eine ausgewählte Lichtquelle aus einer Mehrzahl von Lichtquellen 144 zeigen. Eine solche Anordnung ist insbesondere in Verbindung mit Laserdioden brauchbar, die bekannterweise beschränkte Lebensdauer haben, welche manchmal kürzer als eine gewünschte Wartungsperiode ist. In solchen Anwendungsfällen kann der Betrieb einer Biegeanordnung 142 der in jeder der Fig. 12, 13 und 14 gezeigten Art so gesteuert werden, daß das Faserende zu einer neuen Lichtquelle verschoben wird, wenn die Helligkeit der alten Lichtquelle unter einen vorbestimmten Schwellenwert abfällt.

Die Steuerung der Biegeanordnung 142 kann einfach in der Weise erzielt werden, daß sie so eingestellt wird, daß das Maximum an Licht in die Faser eintritt. Eine Plattform 146 dient in Verbindung mit einer gekrümmten Anordnung von Lasern 144 dazu, einen minimalen Abstand zwischen der Ausgangsfläche der Laser und der Mitte des Faserendes herzustellen. Die Notwendigkeit der Plattform 146 und der Anordnung von Lasern 144 kann dadurch ausgeschaltet werden, daß eine Einrichtung für eine zwei- oder dreidimensionale Ausrichtung anstelle der Biegeanordnung 142 für eine eindimensionale Ausrichtung vorgesehen ist. Die Anordnung der Laser 144 und die Plattform 146 kann zur Einsparung von Herstellungskosten als einheitliches Materialteil aufgebaut werden.

Claims

1. Informationsaustauscheinrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Sendeeinheiten (150; 162; 174; 184; 196; 212; 222; 240; 280) mit optischen Fasern für elektromagnetische Strahlung, von denen jede ein Bündel von informationstragender elektromagnetischer Strahlung abgibt; eine Empfangseinheit mit einer optischen Faser oder eine Mehrzahl von Empfangseinheiten (152; 166; 176; 186; 210; 224; 242; 264; 286) mit optischen Fasern für elektromagnetische Strahlung, die im Strahlengang der Mehrzahl von Sendeeinheiten angeordnet ist; eine Steuereinrichtung (218; 246; 254, 257, 258, 260, 262; 284; 290, 292), die bewirkt, daß eine Sendeeinheit (L) und eine Empfangseinheit (M) durch Ausrichten eines Endes einer informationsübertragenden optischen Faser (250) aufeinander ausgerichtet werden, gekennzeichnet durch eine Mikroprozessoreinrichtung (218; 254; 292), die Steuerinstruktionen an die Sendeeinheiten (150; 162; 174; 184; 196; 212; 222; 240; 280) und/oder an die Empfangseinheiten (152; 166; 176; 186; 210; 224; 242; 264; 286) zur geeigneten Ausrichtung derselben abgibt.

2. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheiten (150; 162; 174; 184; 196; 212; 222; 240; 280) und die Empfangseinheiten (152; 166; 176; 186; 198; 210; 224; 242; 264; 286) je eine bündelbildende Einrichtung (46; 50; 58; 70; 88; 90, 92; 152) umfassen.

3. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (218; 246; 254, 257, 258, 260, 262; 284; 290, 292) derart betreibbar ist, daß sie gleichzeitig individuelle Verbindungen zwischen einer Mehrzahl der Sendeeinheiten (150; 162; 174; 184; 196; 212; 222; 240; 280) und einer Mehrzahl der Empfangseinheiten (152; 166; 176; 186; 198; 210; 224; 242; 264; 286) herstellt.

4. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Sendeeinheiten (222) Breitbündel-Sendeeinheiten sind, welche sich überlappende Sendebündel haben.

5. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheiten und die Empfangseinheiten flache Gruppierungen (160, 164; 180, 182; 196, 198; 222, 226) sind, die parallel und im Abstand voneinander aufeinander zu gerichtet sind.

6. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Gruppierungen (180, 182) zwischeneinander eingefügte Sendeeinheiten (184) und Empfangseinheiten (186) umfassen.

7. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine reflektierende Einrichtung (178; 194), die zwischen den Sendeeinheiten und Empfangseinheiten zur Herstellung einer Strahlungsverbindung zwischen denselben vorgesehen ist.

8. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheiten und Empfangseinheiten in einer Gruppierung (192) zwischeneinander eingefügt sind.

9. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Bündelrückkopplungs- und Detektoreinrichtung (210, 214, 216; 286, 290, 292) zum Überwachen der Genauigkeit der Bün delausrichtung.

10. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (220, 256) zum Speichern von Eichdaten, welche eine genaue Strahlungsbündelausrichtung für entsprechende Stellen von Empfangseinheiten (264) und/oder welche den Empfang von Strahlung aus einer genauen räumlichen Richtung ermöglichen.

11. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (261, 263) zum wählbaren Ausrichten eine Biegeanordnung (20, 22, 24, 26; 20, 30, 32; 20, 30, 36, 38, 40; 56; 75; 80, 82; 102, 104, 106; 114, 116, 128; 134; 142, 146) umfaßt, die wenigstens ein piezoelektrisches Biegeelement (20; 30; 38; 52; 80; 102; 104; 116; 142; 261, 263; 296 ) zum Ausrichten eines Endes einer optischen Faser aufweist.

12. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeanordnung (20, 22, 24, 26; 20, 30, 32; 20, 30, 36, 38, 40; 56; 75; 80, 82; 102, 104, 106; 114, 116, 128; 134; 142, 146) wenigstens zwei piezoelektrische Biegeelemente (20; 30; 38; 52; 80; 102; 104; 116; 142; 261; 263; 296; 298) aufweist, welche zur Biegebewegung in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind.

13. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeanordnung (20, 30, 36, 38, 40) ein erstes, zweites und drittes Biegeelement (20, 30, 38) aufweist, die jeweils eine erste, zweite und dritte Biegeebene haben, welche zueinander senkrecht sind.

14. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelemente (20, 30, 38) in Reihe angeordnet sind.

15. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung Daten und Positionssteuersignale umfaßt.

16. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine aus der Mehrzahl der optischen Fasern (293, 294; 300, 302) eine datenübertragende Faser (293; 300) und wenigstens eine aus der Mehrzahl der optischen Fasern (293; 294; 300, 302) eine Positionssteuerfaser (294; 302) ist.

17. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (86) der Mehrzahl von optischen Fasern in einer linearen Gruppierung angeordnet sind.

18. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeanordnung (80, 82) derart betreibbar ist, daß sie eine Abtastbewegung der linearen Gruppierung senkrecht zur Achse derselben durchführt.

19. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von optischen Fasern zur Übertragung von Licht unterschiedlicher Farben in einer Mehrzahl von linearen Gruppierungen angeordnet ist (Fig. 9).

20. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (123, 290) zum Messen der entlang der optischen Fasern verlaufenden Strahlung.

21. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine auf die Intensität der von der Meßeinrichtung (290) gemessenen Strahlung ansprechende Rückkopplungseinrichtung (292) zur Steuerung der Positionierung des Endes der optischen Faser.

22. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine aus einer Linse bestehende bündelbildende Einrichtung (46; 50; 58; 70; 88; 90, 92; 152).

23. Informationsaustauscheinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse eine Stablinse (90, 92) umfaßt.

24. Informationsaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung Infrarotstrahlung oder Strahlung im sichtbaren Spektrum ist.