DE3408590C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Justiereinrichtung zum Abgleichen eines an ein Abbildungssystem anzukoppeln­ den Lichtwellenleiters gegenüber diesem Abbildungs­ system, wobei der Lichtwellenleiter in einer Posi­ tioniereinrichtung gehalten ist und auf der der Koppelstelle gegenüberliegenden Seite des Abbildungs­ systems reflektierende Mittel angeordnet sind. In der Positioniereinrichtung werden zum Positionieren des Lichtwellenleiters Präzisions-schlitten zur Ausführung von Verschiebungen und Verdrehungen verwendet.

Die Justierbewegungen müssen durch eine begleitende Messung verfolgt werden, wozu die optischen Komponen­ ten mit Licht beaufschlagt werden, dessen Intensität von von elektrooptischen Wandlern bestimmen läßt.

Ein geeignetes Verfahren ist in der Kurzfassung zu der Japanischen Patentanmeldung 58-1 58 619 beschrieben. Danach soll eine Lichtleitfaser mit der Stirnfläche einer Stablinse verbunden werden. Zu diesem Zweck ist das Endstück der Lichtleitfaser mittels einer Halte­ rung an einer Manipulatorvorrichtung gehalten, die es gestattet, die Position des Endes der Lichtleitfaser auf der Stirnfläche der Stablinse so lange zu ver­ ändern, bis eine optimale Position gefunden ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnfläche der Stablinse wird ein Spiegel positioniert. Das andere Ende der Licht­ leitfaser ist so angeordnet, daß es Licht von einem lichtsendenden Element empfängt, wobei zwischen dem lichtsendenden Element und der Lichtleitfaser ein "Demultiplexer" (Strahlteiler) angeordnet ist. Das Licht vom lichtsendenden Element wird über den Strahlteiler durch die optische Faser zur Stablinse geleitet und wird am Spiegel reflektiert, es tritt darauf erneut in die Lichtleitfaser ein und wird rückwärts übertragen. Im Strahlteiler wird das rückwärts übertragene Licht zu einem Lichtdetektor geleitet. Das empfangene vom Spiegel reflektierte Licht wird in ein elektrisches Signal umge­ wandelt. Es wird angenommen, daß beim Maximum des Wertes dieses Signals die beste Position zwischen Lichtleitfaser und Stablinse gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justier­ einrichtung zu schaffen, mit der eine hochempfindliche optische Messung während sehr kleiner Justierbewegungen durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Justiereinrichtung der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß in einer Brenn­ ebene oder einer Ebene parallelen Strahlenverlaufs als reflektierendes Mittel ein Planspiegel senkrecht zur optischen Achse des Abbildungssystems einschaltbar ist.

Ein besonderer Vorteil einer Ausgestaltung der Er­ findung mit schwenkbarem Spiegel liegt in der Zu­ verlässigkeit 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 vorteil­ haft genaue dynamische Gleichgewichtsbedingungen ohne Präzisionsführungen einstellen.

Eine elektromagnetische Ausgestaltung der Erfin­ dung ist mit besonderem Vorteil für schnelle, elektronisch steuerbare Schaltbewegungen geeignet.

Mit einer Ausgestaltung der Erfindung durch Ver­ spiegeln mit Quecksilber lassen sich vorteilhaft vorhandene, auch sphärisch gestaltete, optische Oberflächen mit benutzen.

Von der Ausgestaltung der Erfindung mit einem hy­ drostatisch gelagerten Spiegel werden vorteilhaft besonders gleichmäßig wirkende Andruckkräfte er­ zielt.

Die Erfindung wird mit weiteren, in den Unteran­ sprüchen angegebenen, vorteilhaften Ausgestaltun­ gen anhand der in der Zeichnung schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in Draufsicht eine Justiereinrichtung mit montiertem Abbildungssystem und ein­ schwenkbarem Spiegel,

Fig. 2 in Draufsicht einen Schnitt durch eine Justiereinrichtung mit einer Kollimator­ linse und einem axial verschiebbar gela­ gerten Spiegel,

Fig. 3 in Draufsicht einen Schnitt durch eine Anordnung mit elektromagnetisch bewegba­ rem Spiegel in einer Justiereinrichtung für eine Kollimatorlinse,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Justiereinrich­ tung mit einer spiegelnden Flüssigkeit neben einer Kollimatorlinse,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine hydrostatische Justiereinrichtung unter einer Kollima­ torlinse.

In der optischen Nachrichtentechnik dienen Lin­ sen-Systeme zum Abbilden, Kollimieren oder Fokus­ sieren der Strahltransformation und zum Verknüpfen von Lichtwellenleitern miteinander oder mit ande­ ren Bauelementen. Sie haben stets Brennebenen oder Ebenen parallelen Strahlverlaufs, die zur Autokol­ limation genutzt werden können.

In Fig. 1 ist die Justiereinrichtung 10 des Spie­ gels 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 Abbildungssy­ stems 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 Koordinatenein­ richtungen bewegen läßt. Die Relativbewegung ließe sich bei einer anderen, nicht dargestellten Aus­ führungsform selbstverständlich auch anders aus­ führen.

Zur vorübergehenden Verspiegelung des Abbildungs­ systems ist ein schwenkbar in der Justiereinrich­ tung 10 gelagerter Spiegel 14 vorgesehen, der über elastische Mittel am Schwenkarm 15 befestigt ist. Nach dem Einsetzen des Abbildunssystems 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 Lin­ sen, so daß über den Lichtwellenleiter 12 Strah­ lung von dem Abbildungssystem 11 auf den Spiegel 14 fokussiert und die reflektierte Strahlung vom Abbildungssystem 11 wieder in den Lichtwellenlei­ ter 12 fokussiert wird. Ein Anteil der reflektier­ ten Strahlung läßt sich mit Hilfe eines Strahltei­ lers 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 Intensi­ tät besitzt. Auf diese Weise wird von der hochem­ pfindlichen Meßmethode der Autokollimation Ge­ brauch gemacht und die Justierung von Abbildungs­ systemen mit LWLn verbessert.

Eine erfolgreiche Anwendung des Autokollimations­ prinzips setzt voraus, daß ein einschaltbarer Spiegel 14 reproduzierbar und genau auf der rück­ wärtigen Seite des Abbildungssystems 11 angebracht wird. In der in Fig. 2 gezeigten weiteren Ausfüh­ rungsform ist als Abbildungssystem eine Gradien­ ten-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 befe­ stigt, 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 verwen­ det, die in verschiedenen Kanälen auch seitlich auf den Träger 25 gelenkt wird, um diesen im Füh­ rungskanal 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 dar­ gestellt ist.

Eine weitere einschaltbare Verspiegelungsmöglich­ keit 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 Quecksilber­ spiegel bis zur rückwärtigen Seite einer GRIN-Lin­ se 41 anhebt. Auch hierbei ist zur Justierung eine begleitende Messung durch Autikollimation vorgese­ hen.

Ferner ist gemäß Fig. 5 eine Verspiegelung mit ei­ nem 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.

Claims (9)

1. Justiereinrichtung zum Abgleichen eines an ein Ab­ bildungssystem anzukoppelnden Lichtwellenleiters gegen­ über diesem Abbildunssystem, wobei der Lichtwellen­ leiter in einer Positioniereinrichtung (13) gehalten ist und auf der der Koppelstelle gegenüberliegenden Seite des Abbildungssystems (11, 21, 31, 41) reflek­ tierende Mittel (14, 24, 34, 44) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Brennebene oder einer Ebene parallelen Strahlenverlaufs als reflektie­ rendes Mittel ein Planspiegel senkrecht zur optischen Achse des Abbildungssystems (11, 21, 31, 41) einschalt­ bar ist.

2. Justiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Planspiegel (14, 24, 34) zentrierbar schwebend gegen ein ebenes Widerlager andrückbar gela­ gert ist.

3. Halterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbildungssystem mindestens eine Gradienten-In­ dex-Stablinse (21, 31, 41) vorgesehen ist, deren von der Koppelstelle abgewandte Stirnfläche das Widerlager ist.

4. Justiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planspiegel (14, 24, 34, 44) auf einem in der Justiereinrichtung geführten Träger (15, 25, 35) befestigt ist.

5. Justiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, 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.

6. Justiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (25) in einer Bohrung geführt ist, die Lufteinlaßöffnungen sowohl in der Bohrungs­ wand wie auch im Boden der Bohrung besitzt.

7. Justiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Elektromagnet (33) zum Zentrieren und Andrücken des Planspiegels (34) mit seinem Träger vorgesehen ist.

8. Justiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als reflektierendes Mittel Quecksilber (44) vorgesehen ist.

9. Justiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als reflektierendes Mittel ein Spiegel (56) an einer Membran befestigt ist, mit der er hydraulisch oder pneumatisch bewegbar ist.