DE3109887C2

DE3109887C2 - Optical intercom system

Info

Publication number: DE3109887C2
Application number: DE3109887A
Authority: DE
Inventors: Sebulon 5600 Wuppertal Halbach
Original assignee: Kabelwerke Reinshagen GmbH
Current assignee: Kabelwerke Reinshagen GmbH
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE3109887A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem optischen Gegensprech-System nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on an optical intercom system according to the preamble of the claim 1.

Bekannte optische Systeme arbeiten mit de:r Einspeisung durch eine lichtaussendende Einrichtung, z. B. Laser, Leuchtdioden oder Glühlampen, auf der einen Seite und auf der anderen Seite des lichtleitenden Systems mit Empfängern, wie z. B. Fototransistoren, Fotodioden oder Fotowiderständen. Die Lichtsignal können auch im ultravioletten oder infraroten BereichKnown optical systems work with the feed by a light emitting device, e.g. B. lasers, light emitting diodes or incandescent lamps, on the one hand Side and on the other side of the light-guiding system with receivers, such as. B. phototransistors, Photo diodes or photo resistors. The light signal can also be in the ultraviolet or infrared range

liegen.lie.

Ein optisches Gegensprech-System, bei dem Lichtsignale über einen Lichtsender auf der einen Seite einer optischen Strecke eingespeisl werden und bei dem eine Rückmeldung zu einem Lichtempfänger auf der gleichen Seite erfolgt, ist durch die DE-OS 29 05 734 bekanntgeworden. Diese Anordnung bedarf einer aufwendigen elektrischen Schaltung. Des weiteren ist aus der DE-OS 26 29 356 bekannt. Sender und Empfänger als Dioden axial hintereinander anzuordnen und — im Falle der Modulation — die zweite Diode für die von der ersten Diode abgegebenen Wellenlängen und — im Falle der Demodulation — die erste Diode für die von der zweiten Diode zu empfangenen Wellenlängen durchlässig auszubilden. Solche Elemente sind jedoch sehr kostenaufwendig herzustellen und dementsprechend teuer. Aus der DE-OS 27 28 686 ist bekannt, eine Nachrichtenübertragung zwischen zwei Stellen in beiden Richtungen über einen Lichtwellenleiter durchzuführen. Schließlich ist es aus der DE-AS 28 28 624 bekannt, eine Verzweigung an den Enden eines in beiden Richtungen zur Nachrichtenübertragung dienenden Lichtwellenleiters für den separaten, nebeneinander liegenden Anschluß von Lichtsender und Lichtempfängcr vorzusehen.An optical intercom system in which light signals are transmitted via a light transmitter on one side of a optical path are fed and in which a feedback to a light receiver on the takes place on the same page, has become known from DE-OS 29 05 734. This arrangement requires a elaborate electrical circuit. Furthermore, DE-OS 26 29 356 is known. Transmitter and To arrange receivers as diodes axially one behind the other and - in the case of modulation - the second diode for the wavelengths emitted by the first diode and - in the case of demodulation - the first diode for to make the wavelengths to be received by the second diode transparent. Such elements are however, very expensive to manufacture and accordingly expensive. From DE-OS 27 28 686 it is known to carry out a message transmission between two locations in both directions via a fiber optic cable. Finally, it is known from DE-AS 28 28 624, a branch at the ends of a in Both directions for message transmission serving fiber optics for the separate, side by side to provide a horizontal connection of the light transmitter and light receiver.

Aufgabe der Erfindung ist es, für allgemeine Anwendung kostengünstig eine Anordnung anzugeben, die das Einspeisen und gleichzeitige Empfangen von Lichtsignalen über eine Lichtleitstrecke, insbesondere über eine Lichtleitfaser, gestattet und bei der herkömm liehe Sender oder Empfänger verwendet werden können.The object of the invention is to provide an inexpensive arrangement for general use, the feeding and simultaneous reception of light signals via a light guide, in particular via an optical fiber, permitted and used in the conventional borrowed transmitter or receiver can.

Hierzu werden erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.For this purpose, the characterizing features of claim 1 are proposed according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden im folgenden näher erläutert.Advantageous refinements are characterized in the subclaims and are explained in more detail below explained.

Für das Einstrahlen kann der optische Effekt ausgenutzt werden, daß sich Licht mit hoher IntensitätFor the radiation, the optical effect can be used that there is light with high intensity

über einen Lichtwellenleiter mit kleinem Durchmesser transportieren läßt. Das vom Sender kommende Licht wird z. B. durch eine Sammellinse so gebündelt, daß die Lichtenergie durch einen relativ kleinen Lichtwellenleitcr-Durchmesser hindurchtritt. Dieser kleine Lichtwellenleiter wird durch eine öffnung des Empfängers gesteckt, so daß sich etwa in der Mitte der Empfängerfiäche die Injektionsöffnung des Senders befindet, vgl. Patentanspruch 2. Für den Fall, daß der Lichtwellenleiter einen relativ großen Durchmesser aufweist, kann die Injektionsleitung mit einem kleinen Durchmesser unmittelbar auf den großen Durchmesser des Lichtwellenleiters angesetzt sein, vgl. Patentanspruch 3. Bei kleineren Flächen ist gegebenenfalls eine zweite Sammellinse einzusetzen, die es gestattet, die gemeinsame Lichtdurchtrittsöffnung zu verkleinern damit dünne Lichtwellenleiter versorgt werden können vgl. Patentanspruch 4.Can be transported over a small diameter fiber optic cable. The light coming from the transmitter is z. B. bundled by a converging lens so that the light energy through a relatively small optical waveguide diameter passes through. This small optical fiber is passed through an opening in the receiver inserted so that the injection opening of the transmitter is approximately in the middle of the receiver surface is located, see claim 2. In the event that the optical waveguide has a relatively large diameter has, the injection line with a small diameter can directly on the large diameter of the optical waveguide, see claim 3. For smaller areas, a use a second converging lens, which makes it possible to reduce the common light passage opening so that thin optical waveguides can be supplied see claim 4.

Bei Lichtwellenleitern mit sehr geringem Durchmesser wird die Ausbildung nach Patentanspruch f vorgeschlagen.In the case of optical fibers with a very small diameter, the training according to claim f suggested.

Die erfindungsgemäße Ausbildung benötigt nur herkömmliche Lichtsender bzw. Lichtempfänger und ist sowohl bei relativ dicken als auch dünnen Lichtleitern wie z. B. bei Lichtleitfasern, anwendbar.The design according to the invention only requires conventional light transmitters or light receivers and is both with relatively thick and thin light guides such. B. in optical fibers, applicable.

Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im folgenden näher erläutert werden.The drawing shows three exemplary embodiments of the invention, which are explained in more detail below.

Die Figuren zeigen Schnitte durch Sende/Empfangs anordnungen für Lichtwellenleiter unterschiedlicherThe figures show sections through transmitting / receiving arrangements for different optical waveguides

Dicke.Thickness.

F i g. 1 zeigt eine Anordnung mit einem durchbohrten Lichtelement und einer Sammellinse;F i g. 1 shows an arrangement with a pierced light element and a converging lens;

F i g. 2 zeigt eine Anordnung mit einem durchbohrten Lichtelement, einer Sammellinse und einer ringförmigen Sammellinse;F i g. 2 shows an arrangement with a pierced light element, a converging lens and an annular one Converging lens;

F i g. 3 zeigt eine Anordnung mit zwei durchbohrten Lichtelementen, einer ringförmigen Sammellinse und einer Hohlspiegelanordnung.F i g. 3 shows an arrangement with two pierced light elements, an annular converging lens and a concave mirror arrangement.

In der F i g. 1 ist ein relativ dicker Lichtwelle.nleiter i mit einem Durchmesser dargestellt, der größer ist als der Durchmesser des Zwischenstückes 2. In einem lichtundurchlässigen Gehäuse 3 befindet sich in Richtung der Lichtwellenleiterachse 4 zwei Elemente 5 und 6, die zum Senden bzw. zum Empfang von Lichtsignalen geeignet sind. Die Elemente 5 und 6 weisen elektrische Anschiüse 7,8,9 und 10 auf. Die von dem oder zu dem Element 6 gehenden Strahlen sind durch eine Sammellinse 11 (Fresnei-Linse) und dem Zwischenstück 2 mit dem Lichtwellenleiter 1 optisch verbunden. Das Element 5 weist in seiner Mitte eine Durchtrittsöffnung 5a auf, um das Zwischenstück 2 durchzulassen.In FIG. 1 shows a relatively thick Lichtwelle.nleiter i with a diameter that is larger than the diameter of the intermediate piece 2. In an opaque housing 3 is in the direction of the optical fiber axis 4, two elements 5 and 6, which are used for transmitting and receiving Light signals are suitable. The elements 5 and 6 have electrical connections 7, 8, 9 and 10. The rays going from or to the element 6 are optically connected to the optical waveguide 1 by a converging lens 11 (Fresnei lens) and the intermediate piece 2. The element 5 has a passage opening 5a in its center in order to allow the intermediate piece 2 to pass through.

Wenn das Element 6 als Sender gestaltet wird, treffen die Lichtstrahlen auf die Fläche 12 der Sammellinse 11 auf und werden gesammelt, so daß sie in dem Zwischenstück 2 als konzentrierte Strahlung ankommen. Die Strahlung strahlt in den Lichtwellenleiter 1 ein und wird dann zu dem gegenüberliegenden Element geführt. Die von der gegenüberliegenden Seite ankommende Strahlung ist auf den gesamten Durchmesser des Lichtwellenleiter 1 verteilt und trifft deshalb auf das a's Detektor geschaltete Element 5 in einem Ringbereich 13. Für die Detektion ist die Fläche des Zwischenstückes 2 zwar verloren, da jedoch die Querschnittsfläche des Ringbereiches 13 wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche des Zwischenstückes 2, ist eine ausreichende Empfangsleistung zu erreichen.If the element 6 is designed as a transmitter, the light rays strike the surface 12 of the converging lens 11 and are collected so that they arrive in the intermediate piece 2 as concentrated radiation. The radiation radiates into the optical waveguide 1 and then becomes the opposite element guided. The radiation arriving from the opposite side is on the entire diameter of the Optical waveguide 1 distributed and therefore hits the element 5 connected to a's detector in a ring area 13. The area of the intermediate piece 2 is lost for the detection, but since the cross-sectional area of the Ring area 13 is much larger than the cross-sectional area of the intermediate piece 2, is a to achieve sufficient reception performance.

Die vorbeschriebene Anordnung Kann auch umgekehrt erfolgen, in der Weise, daß das Element 5 ringförmig in die Lichtwellenleiterfläche einstrahlt undThe above-described arrangement can also be reversed, in such a way that the element 5 radiates ring-shaped into the optical waveguide surface and

nur das auf die Fläche des Zwischenstückes 2 auftreff^nde Rücksignal von dem Element 6 empfangen wird.only the return signal impinging on the surface of the intermediate piece 2 is received by the element 6 will.

In der Fig. 2 ist die Anordnung der Fig. 1 insofern variiert, als mit der Sammellinse 14 noch ein weitererIn FIG. 2, the arrangement of FIG. 1 is insofar varies than with the converging lens 14 yet another

ίο Sammelkörper hinzugenommen wurde. Die Sammellinse 14 zentriert die beiden Lichtströme auf eine kleinere Fläche, so daß es möglich ist, mit einem geringeren Durchmesser des Lichtwellenleiters 15 auszukommen. Mit der Fi g. 1 übereinstimmende Bauteile sind mit denίο collective body was added. The collecting lens 14 centers the two luminous fluxes on a smaller area, so it is possible to use a smaller one Diameter of the optical waveguide 15 get along. With the Fi g. 1 matching components are with the

gleicher. Bezugszahlen, aber mit einem Index bezeichnet. same. Reference numbers but denoted with an index.

In einer weiteren Fortbildung der Erfindung kann, wie F i g. 3 zeigt, für besonders dünne Lichtwellenleiter 16 die Einstrahlung durch einen neuartigen Sammelkörper 17 weiter konzentriert werden. Der Lichtsender 18 ist wie der Lichtempfänger 19 mit einer Mittelbohrung 18a bzw. 19a versehen und in seiner Strahlungsrichtung von dem Lichtwellenleiter 16 abwärts angeordnet. Durch den Hohlspiegel 20 wird das austretende Licht in die Stirnfläche 21 des Ansatzstückes 22 geworfen, so daß es über den Sammelkörper 17 in den Lichtwellenleiter 16 eingestrahlt wird. Die Rückstrahlung 23 aus dem Lichtleiter 16 geht im Bereich der Eintrittsöffnung 24 zwar verloren, wird aber durch die angesetzte Sammellinse 25 des Sammelkörpers 17, soweit sie nicht in die Eintrittsöffnung 24 hineingelangt ist, auf die lichtempfindlichen Flächen 26 des Empfängers 19 geleitet. Die Verbindung mit dem Lichtwellenleiter 16 erfolgt über den Ansatz 27. Mit der F i g. 1 übereinslimmende sonstige Bauteile sind mit den gleichen Bezugszahlen, aber mit einem Index bezeichnet.In a further development of the invention, as FIG. 3 shows, for particularly thin optical waveguides 16, the radiation can be further concentrated by a new type of collector body 17. The light transmitter 18, like the light receiver 19, is provided with a central bore 18a or 19a and is arranged downwards from the optical waveguide 16 in its direction of radiation. The emerging light is thrown through the concave mirror 20 into the end face 21 of the extension piece 22 so that it is radiated into the optical waveguide 16 via the collecting body 17. The reflection 23 from the light guide 16 is lost in the area of the inlet opening 24, but is directed through the attached collecting lens 25 of the collecting body 17, if it has not entered the inlet opening 24, onto the light-sensitive surfaces 26 of the receiver 19. The connection to the optical waveguide 16 takes place via the approach 27. With the FIG. 1 overlapping other components are denoted by the same reference numerals but with an index.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Optical intercom system, in which light signals from an electro-optical converter (light transmitter 5 or 5 ', 6 or 6', 18 or 1 ”)) at one end of an elongated light guide (1, 15, 16 ) are fed in, in which a feedback to another electro-optical converter (light receiver 6 or 5, 6 'or 5', 19 or 18) takes place at the same end and in which these two converters are arranged axially one behind the other, characterized in that the first transducer (5, 5 ', 19) facing the light guide has a passage opening (5a, 5a', \ 9a) serving as an optical connection between the light guide and the second transducer (6, 6 ', 18).

2. Optical intercom system na «. 'H claim

1, characterized in that within the passage opening (5a, 5a ', 19a; a light guide rod (2, 2 ', 22) is arranged, one end of which is in optical connection with the light guide (1, 15, 16), and that between the other end of the light guide rod and the second transducer (6, 6 ',! 18) a light-collecting or -scattering device (11, 1Γ, 20) is arranged.

3. Optical intercom system according to claim

2, characterized in that the light guide rod (2) directly on the end face of the light guide (1) is set (Fig. 1).

4. Optical intercom system according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that between the first converter (5 ', 19) and the Light guide (15, 16) a light collecting or -scattering device (14, 25) is arranged.

5. Optical intercom system according to claim 4, characterized in that

that both transducers (18, 19) have an optical through-opening (18a, 19a; call modes,
that between the two transducers and the light guide (16) a rotationally symmetrical light guide body (17) is arranged, which consists of a converging lens (25) and a straight light guide rod (22),
that the converging lens is arranged between the first transducer (19) and the light guide (16),
that the light guide rod is used to optically connect the light guide to the second transducer (18), penetrating the through openings of both transducers, and

that as a light-collecting or light-scattering device for the second converter in the beam path Concave mirror (20 ') arranged between the light guide rod and the second transducer is used (Fig. 3).