DE60132463T2

DE60132463T2 - Faseroptisches system

Info

Publication number: DE60132463T2
Application number: DE60132463T
Authority: DE
Inventors: Philip L. Manassas ROGERS
Original assignee: Optical Air Data Systems LLC
Current assignee: Optical Air Data Systems LLC
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: DE60132463D1; WO2002008807A1; EP1311882A4; CA2417175A1; EP1311882B1; AU2001276008B2; AU7600801A; US6757467B1; JP2004505293A; ATE384278T1; JP4986364B2; EP1311882A1; CA2417175C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Optik, optische Fasern und optische Systeme und Vorrichtungen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein multifunktionales optisches Fasersystem.
Multifunktionale laserbasierte Systeme werden für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, bis zu sieben verschiedene laserbasierte Ausrüstungssysteme in Kombination vorzusehen, welche Folgendes umfassen: (1) einen Laserentfernungsmesser; (2) ein Infrarotziellicht; (3) eine Infrarotbeleuchtungsvorrichtung (eine Handlampe); (4) ein sichtbares Ziellicht; (5) ein sichtbares Bohrungslicht (einen Dorn-Richtachsenlaser zum Ausrichten von Visiereinrichtungen); (6) ein Kampf-Identifikationssystem; und (7) ein ganzheitliches Multi-Gefechtssystem für mit Lasermarkierungen simulierte Übungen.
Multifunktionale laserbasierte Systeme nach dem Stand der Technik sind im Allgemeinen kompliziert und sperrig. Es besteht ein Bedarf in der Technik an einem System, bei dem Komponenten kombiniert und/oder beseitigt werden, um Komplexität, Kosten und Gesamtgewicht zu verringern. Insbesondere besteht Bedarf an einem optischen System, welches mehrere Funktionen mit einer verringerten Anzahl von optischen Quellen und/oder anderen Komponenten zur Verfügung stellt. Wenn die Anzahl von Komponenten in derartigen Systemen verringert wird, wird es jedoch schwierig, eine ausreichende optische Leistung für bestimmte Funktionen zur Verfügung zu stellen. Somit besteht in der Technik ebenfalls ein Bedarf an einem System, welches Lichtenergie unter Verwendung einer verringerten Anzahl von Komponenten effizient empfängt und überträgt.
Die Nachteile des Stands der Technik werden weithin durch die vorliegende Erfindung überwunden, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Faser, welche einen Kern und wenigstens einen ersten und einen zweiten Mantel aufweist. Der Kern wird verwendet, um ein erstes Lichtsignal oder mehrere erste Lichtsignale in einer ersten Richtung zu übertragen. Der erste, innere Mantel wird verwendet, um ein zweites Lichtsignal in der entgegengesetzten Richtung zu übertragen. Der zweite Mantel wird verwendet, um das zweite Signal in dem ersten Mantel zu begrenzen. Eine Einkerbung, ein Prisma oder eine andere geeignete Vorrichtung, die sich in den ersten Mantel erstreckt, wird verwendet, um das zweite Signal in eine zweite, Eingangs-/Ausgangsfaser zu führen.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Brechungsindex des Kerns größer als der Brechungsindex des ersten Mantels, und der Brechungsindex des ersten Mantels ist größer als der Brechungsindex des zweiten Mantels.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Übertragungsfaser eine doppelt ummantelte optische Faser sein, welche für einen Single-Mode-Betrieb in dem 1550 nm-Wellenlängenbereich ausgestaltet ist. Der Durchmesser des Kerns in der Übertragungsfaser ist bevorzugt weniger als ungefähr 10 μm, und der zweite Mantel kann eine aus Polymermaterial ausgebildete Pufferschicht sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein optisches System, welches gebildet ist aus einer optischen Single-Mode-Übertragungsfaser, einem Multifunktionssignalerzeugungssystem zum Einkoppeln eines wellenlängenmultiplexierten Übertragungssignals in den Faserkern und eine Eingangs- /Ausgangsfaser zum Empfangen eines Rücksignals von dem Mantel der Übertragungsfaser. Nach diesem Aspekt der Erfindung weist der Kern der Eingangs-/Ausgangsfaser einen größeren Durchmesser als der der Übertragungsfaser auf.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist die Übertragungsfaser eine reflektierende Fläche auf, um das Rücksignal aus dem ersten Mantel und in den Kern einer Eingangs-/Ausgangsfaser zu führen. Die reflektierende Fläche (die die Form einer Luft/Glas-Grenzfläche haben kann) kann in einem Abschnitt des ersten Mantels angeordnet sein. Bevorzugt schneidet die reflektierende Fläche nicht den Kern der Übertragungsfaser.
Nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung wird das Rücksignal an dem distalen Ende der Eingangs-/Ausgangsfaser erfasst. Das Erfassen des Ausgangssignals kann mit anderen Betriebssignalen korreliert werden, um einen gewünschten Parameter zu bestimmen, wie beispielsweise die Entfernung zu einem Ziel.
Nach noch einem anderen Aspekt der Erfindung kann eine zweite Laserlichtquelle vorgesehen sein, um zusätzliche Lichtenergie in die Übertragungsfaser zuzuführen. Die zusätzliche Lichtenergie kann in den ersten Mantel der Übertragungsfaser eingekoppelt werden, wo sie verwendet werden kann, um einen abgehenden Strahl zu verstärken, der von einer Linsenvorrichtung kollimiert wird. Falls gewünscht kann die Linsenvorrichtung dieselbe sein, die verwendet wird, um den Rückstrahl auf das Ausgangsende der Übertragungsfaser konvergieren zu lassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems. Nach einem derzeit bevorzugten Verfahren wird ein erstes Lichtsignal (das ein wellenlängenmultiplexiertes Signal sein kann) durch einen Kern einer Single-Mode-Übertragungsfaser übertragen. Ein zweites Lichtsignal (das ein reflektierter Teil des ersten Signals sein kann) wird gleichzeitig durch einen Mantelabschnitt der Übertragungsfaser in der entgegengesetzten Richtung übertragen. Das zweite Signal wird in einen Kern mit einem großen Durchmesser einer Multi-Mode-Eingangs-/Ausgangsfaser reflektiert. Zusätzlich kann dieselbe reflektierende Fläche verwendet werden, um zusätzliche Lichtenergie in den Mantel der Übertragungsfaser zu reflektieren.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann das optische System an einer in einer Hand gehaltenen ausrichtbaren Vorrichtung angebracht sein, wie beispielsweise einem Gewehr oder einem Fernglas. Dann kann die Richtung des abgehenden Strahls sowie der Ursprung des Rückstrahls durch die Richtung bestimmt sein, in der die ausrichtbare Vorrichtung ausgerichtet wird.
Diese und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren vorgesehen ist.
1 ist eine Seitenansicht eines optischen Systems, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
2 ist eine Draufsicht des optischen Systems von 1.
3 ist einen Querschnittsansicht des optischen Systems von 1 entlang einer Linie 3-3 von 2.
4 ist eine Querschnittsansicht eines anderen optischen Systems, welches gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
Nunmehr auf die Figuren Bezug nehmend, in denen ähnliche Bezugsziffern ähnliche Elemente bezeichnen, ist in 1 ein optisches System 10 dargestellt, welches nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestaltet ist. Das dargestellte System 10 weist eine optische Übertragungsfaser 12, eine optische Eingangs-/Ausgangsfaser 14, ein optische Energie erzeugendes System 16 und eine Linsenvorrichtung 18 auf. Im Betrieb wird ein Laserlichtsignal 20 von dem Signalerzeugungssystem 16 in die Übertragungsfaser 12 eingekoppelt. Das Signal 20 wird durch die Faser 12 übertragen und bildet einen abgehenden Strahl 22, welcher auf die Linsenvorrichtung 18 einfällt. Die Linsenvorrichtung 18 lässt einen Rückstrahl 24 auf das Ende 26 der Übertragungsfaser 12 konvergieren, wodurch der Rückstrahl 24 als ein Rücksignal 28 in die Übertragungsfaser 12 eingekoppelt wird. Wie unten detaillierter erläutert wird, wird das Rücksignal 28 von einer Einkerbung 30 (2) in die Eingangs-/Ausgangsfaser 14 (3) reflektiert, welche das Signal 28 an einen geeigneten Fotodetektor 32 ausgibt.
Die dargestellte Übertragungsfaser 12 weist einen Kern 40 mit einem kleinen Durchmesser, einen ersten Mantel 42 und einen zweiten Mantel 44 auf. Der Durchmesser des Kerns 40 kann beispielsweise in dem Bereich von ungefähr 6 μm bis ungefähr 10 μm liegen. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Kerns 40 ungefähr 8 μm. Die vorlie gende Erfindung sollte jedoch nicht auf die hier gezeigten und detailliert beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt werden. Der Durchmesser des ersten Mantels 42 kann viel größer als der Durchmesser des Kerns 40 sein. Der Durchmesser des ersten Mantels 42 kann beispielsweise größer als ungefähr 80 μm sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des ersten Mantels 42 ungefähr 125 μm.
Der Brechungsindex des Kerns 40 ist größer als der Brechungsindex des ersten Mantels 42. Der Kern 40 kann beispielsweise mit einem positiven Dotierstoff dotiert sein, um den höheren Brechungsindex bereitzustellen. Das Brechungsindexprofil der Übertragungsfaser 12 kann derart eingerichtet sein, dass das Lichtsignal 20 auf Single-Mode-Weise durch den Kern 40 übertragen wird. Der erste Mantel 42 ist wirksam, um das Signal 20 im Wesentlichen in dem Kern 40 zu begrenzen.
Somit wird im Betrieb das Signal 20 von dem optische Energie erzeugenden System 16 in den Kern 40 eingekoppelt. Die Wellenlänge des Signals 20 kann ungefähr 1550 nm sein. Das Signal 20 wird dann auf Single-Mode-Weise durch den Kern 40 (in 3 von links nach rechts) übertragen und wird von dem Kern 40 durch das Faserende 26 ausgegeben. Da das Signal 20 hauptsächlich innerhalb des Kerns 40 begrenzt ist, wird bei der Übertragungsfaser 12 die Stärke des Signals 20 durch die Einkerbung 30 nicht wesentlich beeinflusst. Wenn das Signal 20 aus dem Kern 40 durch das Faserende 26 austritt, bildet es den abgehenden, divergierenden Strahl 22. Der Strahl 22 kann von der Linsenvorrichtung 18 kollimiert werden. Die Linsenvorrichtung 18 kann aus einer Brechungslinse oder aus mehreren Brechungslinsen ausgebildet sein, wie dies gewünscht wird.
Falls gewünscht kann die Einkerbung 30 (oder das Prisma) auf die in dem US-Patent Nr. 5,854,865 (Goldberg) gezeigte Weise ausgestaltet sein. Wie in 2 und 3 gezeigt, weist die dargestellte Einkerbung 30 somit eine Mittellinie 50 auf, und es gibt zwei Seiten 52, 54, die sich von der Mittellinie 50 erstrecken. Die Mittellinie 50 ist nahe an dem Kern 40 angeordnet, aber schneidet den Kern 40 nicht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mittellinie 50 so nahe wie möglich oder wie machbar an dem Kern 40 angeordnet. Die Mittellinie 50 sollte positioniert sein, um die Menge von Rücklicht 28 zu maximieren, welche in die Eingangs-/Ausgangsfaser 14 reflektiert wird, ohne die Übertragung von Licht 20 durch den Kern 40 wesentlich zu beeinflussen.
Die Vorderseite 54 der Einkerbung 30 kann einen Winkel α von ungefähr 45° bezüglich der optischen Achse der Übertragungsfaser 12 bilden. Die Mitte der Vorderseite 54 der Einkerbung 30 kann mit der optischen Achse 56 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 ausgerichtet sein, um die Menge an Rücklicht 28 zu optimieren, die in den Kern 60 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 reflektiert wird. Obwohl die Vorderseite 54 der Einkerbung 30 in den Figuren mit einer flachen reflektierenden Fläche dargestellt ist, kann die Fläche alternativ gekrümmt oder abgestuft sein. Die Neigung, Ausgestaltung und Position der Vorderseite 54 der Einkerbung 30 kann ausgewählt sein, um die Menge von Rücklichtenergie zu optimieren, die in die optische Eingangs-/Ausgangsfaser 14 reflektiert wird.
Der Brechungsindex des zweiten Mantels 44 der Übertragungsfaser 12 ist kleiner als der Brechungsindex des ersten Mantels 42. Der zweite Mantel 44 kann die Form einer dünnen Pufferschicht aus Polymerharz mit einem niedrigen Brechungsindex aufweisen. Derartige Pufferschichten sind an sich in der Technik bekannt. Der zweite Mantel 44 hilft, das Rücksignal 28 in dem ersten Mantel 42 optisch zu begrenzen. Das Rücksignal 28 wird auf eine Multi-Mode-Weise oder eine Mantelmoden-Weise durch den ersten Mantel 42 (in 3 von rechts nach links) übertragen, und es nicht notwendig, dass die Linsenvorrichtung 18 den Rückstrahl 24 genau auf das Ende des Kerns 40 mit kleinem Durchmesser fokussiert. Licht, das irgendwo auf der gesamten Oberfläche des Endes 26 der doppelt ummantelten Faser 12 in dem Umfang des ersten Mantels 42 einfällt, kann durch die Übertragungsfaser 12 in Richtung der Einkerbung 30 übertragen werden. Demzufolge kann eine größere Lichtenergiemenge den Detektor 32 erreichen, was die Zuverlässigkeit und/oder ein Signal/Rausch-Verhältnis der Detektorausgabe 58 erhöht.
Im Betrieb lässt die Linsenvorrichtung 18 den Rückstrahl 24 (der eine Reflexion des abgehenden Strahls 22 sein kann) auf das Ende 26 der Übertragungsfaser 12 konvergieren. Der Strahl 24 bildet ein Rücksignal 28, das durch den ersten Mantel 42 (in 3 von rechts nach links) propagiert. Das Rücksignal 28 wird von dem zweiten Mantel 44 im Wesentlichen in dem ersten Mantel 42 begrenzt. Das Rücksignal 28 wird von der Vorderseite 54 der Einkerbung 30 (einer Luft/Glas-Grenzfläche) reflektiert und wird dadurch in den Kern 60 mit einem großen Durchmesser der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 geführt. Da sich die Einkerbung 30 nur teilweise in die Übertragungsfaser 12 erstreckt, wird viel von dem Rücksignal 28 unter der Einkerbung 30 und an dieser vorbei übertragen und nicht in die Eingangs-/Ausgangsfaser 14 reflektiert. Obwohl der nicht reflektierte Teil des Signals 28 verschwendet wird (er erreicht den Detektor 32 nicht), stellt das System 10 dennoch eine verbesserte Signalantwort an dem Detektor 32 bereit, da ein größerer Teil des eingehenden Strahls 24 in die Faser 12 übertra gen werden kann, als es möglich wäre, falls das Signal 28 nur durch den Kern 40 mit kleinem Durchmesser übertragen werden könnte.
Der Durchmesser des Kerns 60 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 kann wesentlich größer als derjenige des Kerns 40 der Übertragungsfaser sein. Während die Übertragungsfaser 12 durch eine Single-Mode-Übertragung in dem Kern 40 mit kleinem Durchmesser gekennzeichnet ist, unterstützt die Eingangs-/Ausgangsfaser 14 eine Multi-Mode-Übertragung in ihrem Kern 60 mit größerem Durchmesser. Der Durchmesser des Multi-Mode-Kerns 60 kann beispielsweise größer als 60 μm sein. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Kerns 60 ungefähr 100 μm. Der Kern 60 ist mit einem Mantel 62 umgeben. Der Brechungsindex des Kerns 60 ist größer als der des Mantels 62. Der Mantel 62 begrenzt das Rücksignal 28 im Wesentlichen in dem Kern 60.
Das Ende 64 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 kann eine zylinderförmige Fläche aufweisen, welche eng an die zylinderförmige Außenfläche des zweiten Mantels 44 der Übertragungsfaser 12 angepasst ist. Die zwei Fasern 12, 14 können mit einem geeigneten transparenten Klebstoff miteinander verbunden sein. Die optische Achse 56 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 kann näherungsweise senkrecht zu der optischen Achse der Übertragungsfaser 12 sein, falls dies gewünscht ist. Wie oben angemerkt wurde, sollte jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Anordnungen und Ausgestaltungen beschränkt werden, die hier gezeigt und beschrieben werden.
Es ist vorteilhaft, die Eingangs-/Ausgangsfaser 14 mit einem großen Kern 60 zu versehen, da dies es verhältnismäßig einfach macht, eine große Lichtmenge von der reflektierenden Vorderseite 54 der Einkerbung 30 in die Faser 14 zuzuführen. Falls der Kern 60 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 kleiner wäre, dann würde weniger Energie des Rücksignals 28 den Detektor 32 erreichen. Andere Vorteile der dargestellten Eingangs-/Ausgangsfaser 14 werden unten beschrieben.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das optische Energie erzeugende System 16 eingerichtet, um eine Vielzahl optischer Signale auf die in der am 14. April 2000 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/549,497 beschriebene Weise zu erzeugen. Somit kann das System 16 verwendet werden, um modulierte Lichtenergie mit verschiedenen Wellenlängen für eines oder mehrere der folgenden Funktionssysteme zu erzeugen: (1) einen Laserentfernungsmesser; (2) ein Infrarotziellicht; (3) eine Infrarotbeleuchtungsvorrichtung (eine Handlampe); (4) ein sichtbares Ziellicht; (5) ein sichtbares Bohrungslicht (ein Dorn-Richtachsenlaser zum Ausrichten von Visiereinrichtungen); (6) ein Fern-Identifikationssystem; und (7) ein ganzheitliches Gefechtssystem für mit Lasermarkierungen simulierte Übungen. Die von dem optische Energie erzeugenden System 16 erzeugten verschiedenen Lichtsignale 20 (beispielsweise mit einer sichtbaren Komponente und Komponenten mit Wellenlängen von ungefähr 980 nm und 1550 nm) können in dem Kern 40 der Übertragungsfaser 12 wellenlängenmultiplexiert sein.
Das System 10 kann an einem (nicht gezeigten) Gewehr, an einem Fernglas oder an einer anderen ausrichtbaren Vorrichtung angebracht sein. Wenn das optische System 10 in dem Laserentfernungsmessermodus arbeitet, erzeugt somit das optische Energie erzeugende System 16 ein moduliertes Infrarotsignal 20, und die Zeitdauer, die es dauert, dass der Detektor 32 eine reflektierte Version 24, 28 des modulierten Signals 20 empfängt, kennzeichnet den Abstand zwischen dem Gewehr (oder der anderen ausrichtbaren Vorrichtung) und dem Ziel. Das optische Energie erzeugende System 16 und der Detektor 32 können funktionsfähig miteinander verbunden sein, um die Ausgabe 58 des Detektors 32 mit dem Betrieb des optische Energie erzeugenden Systems 16 zu korrelieren. Ein (nicht gezeigtes) System zum Bereitstellen der gewünschten Korrelation und eine (nicht gezeigte) geeignete Anzeigeeinrichtung können ebenfalls an dem Gewehr, dem Fernglas etc. angebracht sein.
Weiterhin kann von einem zweiten optische Energie erzeugenden System 72 zusätzliche Lichtenergie 70 für den abgehenden Strahl 22 zugeführt werden. Das zweite optische Energie erzeugende System 72 kann verwendet werden, um beispielsweise in dem Infrarotbeleuchtungsvorrichtungs-Modus mitzuhelfen. Die Lichtenergie 70 wird durch den Kern 60 mit großem Durchmesser der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 (in 3 nach oben) übertragen, und wird von der Vorderseite 54 der Einkerbung 30 in Richtung des Ausgangsendes 26 der Übertragungsfaser 12 reflektiert. Der Kern 60 mit großem Durchmesser und der erste Mantel 42 können eine Übertragung einer großen Energiemenge unterstützen. Folglich kann durch Übertragen der zusätzlichen Energie 70 durch den Multi-Mode-Kern 60 und den Mantel 42 eine größere Energiemenge in Richtung des Ausgangsendes 26 gelenkt werden, als dies der Fall wäre, falls die gesamte Energie durch einen Single-Mode-Kern mit einem kleineren Durchmesser übertragen werden müsste.
Im Betrieb wird die zusätzliche Energie 70 von der Mantelschicht 62 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 im Wesentlichen in dem Multi-Mode-Kern 60 begrenzt, und anschließend wird die zusätzliche Energie 70 von der zweiten Pufferschicht 44 mit einem niedrigeren Index im Wesentlichen in dem ersten Mantel 42 der Übertragungsfaser 12 begrenzt. Die zusätzliche Energie 70 kann mittels einer (nicht gezeigten) Einkerbung, die entlang der Länge der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 angeordnet ist, seitlich in die Eingangs-/Ausgangsfaser 14 gepumpt werden. Die Seitenpumpeinkerbung in der Eingangs-/Ausgangsfaser 14 kann auf die in dem Goldberg '865-Patent beschriebene Weise ausgestaltet und betrieben werden. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt werden. Alternative Mittel können ebenfalls verwendet werden, um die zusätzliche Energie 70 von dem zweiten System 72 in die Übertragungsfaser 12 einzukoppeln. Beispielsweise kann eine (nicht gezeigte) zweite Einkerbung oder ein (nicht gezeigtes) zweites Prisma in der Übertragungsfaser 12 ausgebildet sein. Die zweite Einkerbung oder das zweite Prisma kann direkt mit dem zweiten System 72 verbunden sein, um auf die in dem Goldberg '865-Patent beschriebene Weise zusätzliches Infrarotlicht seitlich in die Faser 12 zu pumpen.
Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, ist ein weiteres optisches System 10' dargestellt, welches gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Bei dem optischen System 10' ist das Ende 64' der Eingangs-/Ausgangsfaser 14' geschnitten und poliert, um einen Winkel von 45° bezüglich der optischen Achse 56 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14' zu bilden. Die Eingangs-/Ausgangsfaser 14' kann parallel und benachbart zu der Übertragungsfaser 12 angeordnet sein. Somit wird im Betrieb das Rücklicht 24, 28 von der Grenzfläche 54 reflektiert und propagiert entlang einer Reflexionsachse 56'. Die Reflexionsachse 56' kann senkrecht zu der optischen Achse der Übertragungsfaser 12 sein. Die Reflexionsachse 56' kann so eingerichtet sein, dass sie die optische Achse 56 der Eingangs-/Ausgangsfaser 14' an der Mitte des polierten Endes 64' schneidet. Demzufolge wird das Rücklicht 24, 28 von dem po lierten Ende 64' in Richtung des Detektors 32 entlang einer Linie 28 reflektiert. Zusätzliches Licht 70 wird durch die Eingangs-/Ausgangsfaser 14' in einer Richtung übertragen, welche in 4 von rechts nach links verläuft. Das zusätzliche Licht 70 wird von dem polierten Ende 64' reflektiert und propagiert entlang der Reflexionsachse 56'. Somit wird das zusätzliche Licht 70 von der reflektierenden Grenzfläche 54 in den Mantel 42 der Übertragungsfaser 12 reflektiert. Die Eingangs-/Ausgangsfaser 14' kann mit einem geeigneten transparenten Klebstoff oder dergleichen fest mit der Übertragungsfaser 12 verbunden sein. Der Brechungsindex des (nicht gezeigten) Klebstoffs kann so eingerichtet sein, dass er dem der Außenmäntel 62, 44 der zwei Fasern 12, 14' entspricht, um eine Reflexion an den Außenflächen der Fasern 12, 14 zu verringern oder zu beseitigen. Ansonsten ist das System 10' von 4 gleich wie das System 10 von 1–3 ausgestaltet und kann im Wesentlichen ebenso wie dieses betrieben werden.

Claims

Optisches System, umfassend: – eine optische Übertragungsfaser (12), welche ein Ende (26) aufweist und welche einen Kern (40), der ausgestaltet ist, eine erste optische Energie in einer ersten Richtung entlang der optischen Übertragungsfaser zu leiten, einen ersten Mantel (42), der den Kern (40) umgibt und ausgestaltet ist, eine zweite optische Energie in einer zweiten Richtung entlang der optischen Übertragungsfaser (12), die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, zu leiten, und einen zweiten Mantel (44), der den ersten Mantel (42) umgibt, um im Wesentlichen die zweite optische Energie in dem ersten Mantel (42) zu begrenzen, umfasst; – ein mit dem Kern (40) optisch gekoppeltes optische Energie erzeugendes System (16) zum Erzeugen der ersten optischen Energie; und – eine Linsenvorrichtung (18), welche benachbart zu dem Ende (26) angeordnet ist und welche ausgestaltet ist, die erste optische Energie in Richtung eines Ziels zu kollimieren und zu übertragen und einfallende optische Energie von dem Ziel auf das Ende (26) als die zweite optische Energie zu lenken; dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: – eine zweite optische Faser (14), welche mit dem ersten Mantel (42) optisch gekoppelt ist, – eine in dem ersten Mantel (42) angeordnete Vorrichtung (30) zum Führen von mindestens einem Teil der zweiten optischen Energie in die zweite optische Faser (14); und – einen Detektor zum Erfassen des Teils der zweiten optischen Energie durch die zweite optische Faser (14).
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (30) zum Führen von mindestens einem Teil der zweiten optischen Energie in die zweite optische Faser (14) eine reflektierende Fläche umfasst.
Optisches System nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (30) zum Führen von mindestens einem Teil der zweiten optischen Energie in eine zweite optische Faser (14) eine Einkerbung, welche in dem ersten Mantel (42) ausgebildet ist, umfasst.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite optische Faser (14) eine Multimodefaser ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Übertragungsfaser (12) eine Singlemodefaser ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Energieerzeugungssystem (16) geeignet ist, modulierte Lichtenergie zu erzeugen.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner ein zweites optisches Energieerzeugungssystem (72) umfasst, welches mit dem ersten Mantel (42) optisch gekoppelt ist und welches einen zweiten optischen Strahl (70) zur Übertragung durch den ersten Mantel (42) zu dem Ende (26) erzeugt.
Optisches System nach Anspruch 7, wobei das zweite optische Energieerzeugungssystem (72) mit der zweiten optischen Faser (14) optisch gekoppelt ist.
Optisches System nach Anspruch 7 oder 8, wobei der optische Strahl (70) infrarot ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die maximale Querrichtung des Kerns (40) weniger als 10 μm beträgt und die maximalen Querabmessungen des ersten Mantels (42) mehr als ungefähr 80 μm betragen.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Mantel (44) einen Polymerpuffer aufweist, um die zweite optische Energie im Wesentlichen in dem ersten Mantel (42) zu begrenzen.
Verfahren eines Betriebs eines optischen Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erzeugen einer ersten optischen Energie; Übertragen der ersten optischen Energie durch den Kern (40) einer optischen Übertragungsfaser (12) in einer ersten Richtung; Kollimieren der ersten optischen Energie von dem Kern (40) und Leiten der derart kollimierten ersten optischen Energie zu einem Ziel; Übertragen einer zweiten optischen Energie, welche die von dem Ziel zurückgesendete erste optische Energie umfasst, durch einen ersten Mantelabschitt (42) der optischen Übertragungsfaser in einer zweiten Richtung, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist; Leiten von im Wesentlichen nur mindestens einem Teil von der zweiten optischen Energie in einen Kern (60) einer zweiten optischen Faser (14); und Verwenden eines Detektors um den mindestens einen Teil von der zweiten optischen Energie zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste optische Energie in Form eines modulierten Lichtsignals ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, welches ferner den Schritt eines Betreibens des Systems umfasst, während das System an einer ausrichtbaren Vorrichtung angebracht ist.