DE3408590A1

DE3408590A1 - Justiereinrichtung

Info

Publication number: DE3408590A1
Application number: DE19843408590
Authority: DE
Inventors: Lothar P. Dipl.-Ing. 8501 Eckental Mannschke
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3408590C2

Description

Justiereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Justiereinrichtung zum Abgleich eines Abbildungssystems gegenüber einem anzukoppelnden Lichtwellenleiter. Zum Justieren werden Präzisions-Schlitten zur Ausführung von Verschiebungen und Verdrehung verwendet.
Die Justierbewegungen müssen durch eine begleitende Messung verfolgt werden, wozu die optischen Komponenten mit Licht beaufschlagt werden, dessen Intensität sich von elektrooptischen Wandlern bestimmen läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justiereinrichtung zu schaffen, mit der eine hochempfindliche optische Messung während sehr kleiner Justierbewegungen durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Justiereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der dem Lichtwellenleiter gegenüberliegenden Seite des Abbildungssystems reflektierende Mittel einschaltbar angeordnet sind, die in einer Brennebene oder einer Ebene parallelen Strahlverlaufs angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit derart einschaltbaren reflektierenden Mitteln das Abbildungssystem ergänzbar ist, so daß die hochempfindliche Meßmethode der Autokollimation anwendbar ist.
Ein besonderer Vorteil einer Ausgestaltung der Erfindung mit schvenkbarem Spiegel liegt in der Zuverlässigkeit einer mechanischen Konstruktion, die sich in einem kleinen Raum unterbringen läßt und ohne Betriebsmittel funktioniert.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem pneumatischen Zentriersystem lassen sich vorteilhaft genaue dynamische Gleichgewichtsbedingungen ohne Präzisionsführungen einstellen.
Eine elektromagnetische Ausgestaltung der Erfindung ist mit besonderem Vorteil für schnelle, elektronisch steuerbare Schaltbewegungen geeignet.
Mit einer Ausgestaltung der Erfindung durch Verspiegeln mit Quecksilber lassen sich vorteilhaft vorhandene, auch sphärisch gestaltete,optische Oberflächen mit benutzen.
Von der Ausgestaltung der Erfindung mit einem hydrostatisch gelagerten Spiegel werden vorteilhaft besonders gleichmäßig wirkende Andruckkräfte erzielt.
Die Erfindung wird mit weiteren, in den Unteransprüchen angegebenen, vorteilhaften Ausgestaltungen anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in Draufsicht eine Justiereinrichtung mit montiertem Abbildungssystem und einschwenkbarem Spiegel.
Fig. 2 in Draufsicht einen Schnitt durch eine Justiereinrichtung mit einer Kollimatorlinse und einem axial verschiebbar gelagerten Spiegel.
Fig. 3 in Draufsicht einen Schnitt durch eine Anordnung mit elektromagnetisch bewegbarem Spiegel in einer Justiereinrichtung für eine Kollimatorlinse.
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Justiereinrichtung mit einer spiegelnden Flüssigkeit neben einer Kollimatorlinse.
Fig. 5 einen Schnitt durch eine hydrostatische Justiereinrichtung unter einer Kollimatorlinse.
In der optischen Nachrichtentechnik dienen Linsen-Systeme zum Abbilden, Kollimieren bzw. Fokussieren der Strahltransformation und zum Verknüpfen von Lichtwellenleitern miteinander oder mit anderen Bauelementen. Sie haben stets Brennebenen oder Ebenen parallelen Strahlverlaufs, die zur Autokollimation genutzt werden können.
In Fig. 1 ist die Justiereinrichtung 10 des Spiegels mit einem Abbildungssystem 11 gezeigt, an das der Lichtwellenleiter 12 angeschlossen werden soll. Das freie Ende des Lichtwellenleiters 12 wird hierzu in einen Brennpunkt des Abbildungssystems 11 geführt und mit einem optischen Kleber befestigt. Dazu dient die Positioniereinrichtung 13.
Zum Positionieren des Lichtwellenleiters 12 vor dem Abbildungssystem ist er in einer Halterung mit Mikromanipulator; der Positioniereinrichtung 13, gehalten, der sich gezielt in fünf Koordinateneinrichtungen bewegen läßt. Die Relativbewegung ließe sich bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform selbstverständlich auch anders ausführen.
Zur vorübergehenden Verspiegelung des Abbildungssystems ist ein schwenkbar in der Justiereinrichtung 10 gelagerter Spiegel 14 vorgesehen, der über elastische Mittel am Schwenkarm 15 befestigt ist.
Nach dem Einsetzen des Abbildungssystems 11 in die Justiereinrichtung 10 wird der Schwenkarm 15 in eine vorgegebene Rastposition gedreht, in der der Spiegel 14 senkrecht zur optischen Achse und plan auf der rückwärtigen Fläche des Abbildungssystems 11 anliegt. Mit den elastischen Mitteln werden insbesondere Lagetoleranzen der Abbildungssysteme ausgeglichen.
Der Spiegel 14 liegt in einer Brennebene der Linsen, so daß über den Lichtwellenleiter 12 Strahlung von dem Abbildungssystem 11 auf den Spiegel 14 fokussiert und die reflektierte Strahlung vom Abbildungssystem 11 wieder in den Lichtwellenleiter 12 fokussiert wird. Ein Anteil der reflektierten Strahlung läßt sich mit Hilfe eines Strahlteilers auf einen optoelektrischen Wandler lenken.
Daraus wird ein Signal für eine bestmögliche Ju- stierung gewonnen. Die Justierung ist optimal, wenn das reflektierte Licht die maximale Intensität besitzt. Auf diese Weise wird von der hochempfindlichen Meßmethode der Autokollimation Gebrauch gemacht und die Justierung von Abbildungssystemen mit LWLn verbessert.
Eine erfolgreiche Anwendung des Autokollimationsprinzips setzt voraus, daß ein einschaltbarer Spiegel 14 reproduzierbar und genau auf der rückwärtigen Seite des Abbildungssystems 11 angebracht wird. In der in Fig. 2 gezeigten weiteren Ausführungsform ist als Abbildungssystem eine Gradienten-Index-Stablinse (GRIN-Linse) 21 vorgesehen, bei der dem Spiegel 14 die rückwärtige Stirnfläche als Anschlag und Referenzfläche dient. In diesem Beispiel ist der Spiegel auf einem Halter 20 befestigt, der pneumatisch bewegt wird. Der Spiegel 24 befindet sich auf einem Träger 25, der in Richtung der optischen Achse der GRIN-Linse 21 bewegbar ist. Zur Bewegung des Spiegels 24 auf die GRIN-Linse 21 zu, wird beispielsweise Druckluft verwendet, die in verschiedenen Kanälen auch seitlich auf den Träger 25 gelenkt wird, um diesen im Führungskanal zu zentrieren.
In einer anderen Lösung wird der Spiegel 34 von einem elektromagnetischen System 33 zentrierbar auf die GRIN-Linse 31 zubewegt, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Eine weitere einschaltbare Verspiegelungsmöglichkeit ist anhand Fig. 4 dargestellt worden, bei der als spiegelndes Material Quecksilber vorgesehen ist. Die Justiereinrichtung 40 ist hierzu mit ei- nem Kolben 45 ausgestattet, der einen Quecksilberspiegel bis zur rückwärtigen Seite einer GRIN-Linse 41 anhebt. Auch hierbei ist zur Justierung eine begleitende Messung durch Autokollimation vorgesehen.
Ferner ist gemäß Fig. 5 eine Verspiegelung mit einem hydraulischen System ausführbar, bei dem ein Spiegel 54 an einer Membran 57 befestigt ist. Mit leichtem Druck wird er an die Referenzfläche der GRIN-Linse 51 gedrückt. Gegebenenfalls wird eine selbst spiegelnde Membran verwendet.
Bezugszeichen: 10, 20, 30, 40 Justiereinrichtung 11 Abbildungssystem 12 Lichtwellenleiter 13 Positioniereinrichtung/Manipulator 14, 24, 34, 54 Spiegel 15, 25, 35, 57 Spiegelträger 21, 31, 41, 51 GRIN-Linse 44 Quecksilber 45, 55 Kolben

Claims

Ansprüche 1. Justiereinrichtung zum Abgleichen eines Abbildungssystems, gegenüber einem anzukoppelnden Lichtwellenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Lichtwellenleiter (12) gegenüber liegenden Seite des Abbildungssystems (11, 21, 31, 41) reflektierende Mittel (14, 24, 34, 44) einschaltbar angeordnet sind, die in einer Brennebene oder einer Ebene parallelen Strahlenverlaufs angeordnet sind.
2. Justiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reflektierendes Mittel ein senkrecht zur optischen Achse des Abbildungssystems (11, 21, 31, 41) liegender Planspiegel (14, 24, 34) vorgesehen ist.
3. Justiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planspiegel (14, 24, 34) zentrierbar schwebend gegen ein ebenes Widerlager andrückbar gelagert ist.
4. Halterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbildungssystem mindestens eine Gradienten-Index-Stablinse (21, 31, 41) vorgesehen ist, deren Stirnfläche das Widerlager ist.
5. Justiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planspiegel (14 t 24, 34, 44) auf einem in der Justiereinrichtung geführten Träger (15, 25, 35) befestigt ist.
6. Justiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Planspiegel (24) mit dem Träger (35) durch eine Luftströmung schwebend zentriert ist, durch die der Planspiegel (24) außerdem gegen das Widerlager gedrückt wird.
7. Justiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25) in einer Bohrung geführt ist, die Lufteinlaßöffnungen sowohl in der Bohrungswand wie auch im Boden der Bohrung besitzt.
8. Justiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet (33) zum Zentrieren und Andrücken des Planspiegels (34) mit seinem Träger vorgesehen ist.
9. Justiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reflektierendes Mittel Quecksilber (44) vorgesehen ist.
10. Justiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als reflektierendes Mittel ein Spiegel (56) an einer Membran befestigt ist, mit der er hydraulisch oder pneumatisch bewegbar ist.