DE60200139T2 - Vorrichtung mit reduziertem Verlust durch Rückreflexion - Google Patents
Vorrichtung mit reduziertem Verlust durch Rückreflexion Download PDFInfo
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich auf Reduzierung von Verlust durch Rückreflexion.
- Optische Vorrichtungen haben oft einen gewissen Anteil an Rückreflexion gegen die Quelle eines einfallenden Strahls, was zu so genanntem Verlust durch Rückreflexion führt, die gewöhnlich definiert wird als das Verhältnis zwischen der rückreflektierten zu der einfallenden Strahlenergie. Optische Dämpfer, als eine typische optische Vorrichtung, werden verwendet zum Dämpfen der Intensität eines Lichtstrahls, der z. B. aus einer optischen Faser auftaucht oder einer optischen Quelle an eine Ausgabefaser. Der Dämpfer weist eine Dämpfvorrichtung auf, welche üblicherweise einen Teil des einfallenden Strahls reflektiert und einen Teil des einfallenden Teils als einen Ausgabestrahl des Dämpfers überträgt. Die Teil-Reflexion des einfallenden Strahls führt im Allgemeinen zu unerwünschter Rückreflexion und verursacht Verlust durch Rückreflexion. Neigen der Dämpfvorrichtung in einem merklichen Winkel führt im Allgemeinen zu unerwünschtem polarisationsabhängigem Verlust, und Erhöhen der Distanzen zwischen dem Dämpfelement und den ausgebenden Fasern macht es unmöglich, kleine Instrumente zu bauen. Ein weiterer Effekt aus der Rückreflexion kann auch lokale Erhitzung auf Grund des rückreflektierten Strahls sein.
- US-A-5,546,212 beschreibt ein optisches Modul für Zwei-Wege-Übertragung. Ein Halbleiterlasermodul wird beschrieben in EP-A-595449. US-A-6,137,941 zeigt einen variablen optischen Dämpfer.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Verlust durch Rückreflexion optischer Vorrichtungen zu liefern. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen werden durch die abhängigen Ansprüche gezeigt.
- Nach der Erfindung wird der ausgegebene Lichtstrahl einer Ausgabequelle zumindest teilweise reflektiert durch ein teil-reflektives Element, welches in einem kleinen Winkel zu den optischen Achsen des Input-Lichtstrahls geneigt wird, zum Reflektieren eines Teil des ausgegebenen Lichtstrahls in Richtung eines transmittiven Elements sehr nahe beider Ausgabequelle. Daher wird der Verlust durch Rückreflexion reduziert oder eliminiert und der polarisationsabhängige Verlust wird ebenfalls optimiert ohne Erhöhen der Größe des Instruments. Die Erfindung erlaubt ein kontrolliertes Führen des reflektierten Teils des ausgegebenen Lichtstrahls in jede gewünschte Richtung und erlaubt daher eine Hochenergieapplikation.
- Das teil-reflektive Element wird in einem kleinen Winkel zu den optischen Achsen des Input-Lichtstrahls geneigt, so dass der Strahlschwerpunkt des reflektieren Teils des ausgegebenen Lichtstrahls einen kleinen seitlichen Offset zu dem Strahlschwerpunkt des ausgegebenen Lichtstrahls hat und wird zu einem transmittiven Element sehr nahe bei der Ausgabequelle gelenkt, welche angepasst ist zum Empfangen und Übertragen des reflektierten Strahls, so dass im Wesentlichen kein Teil des reflektierten Strahls in Richtung der Ausgabequelle reflektiert wird.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird ein Messelement zwischen dem teil-reflektiven Element und dem transmittiven Element positioniert. Der reflektierte Teil des ausgegebenen Lichtstrahls wird auf kontrollierte Weise an die Übertragungsvorrichtung gelenkt, was eine nahezu komplette Übertragung des reflektierten Teils weg von der Ausgabequelle zur Folge hat.
- Vorteilhafterweise kann das seitliche Offset ermittelt werden durch Anpassen der Neigung des teil-reflektiven Elements. Die Neigung der teil-reflektiven Vorrichtung ist vorzugsweise limitiert zum Lenken des Strahlschwerpunkts des reflektierten Teils durch das Messelement. Das Messelement überträgt vorzugsweise den reflektierten Teil in die entgegengesetzte Richtung des ausgegebenen Lichtstrahls.
- Vorzugsweise weist das Messelement eine Kollektivlinse auf. Dies ermöglicht das Fokussieren des ausgegebenen Lichtstrahls, der durch das teil-reflektive Element übertragen wird, zum Koppeln an eine Ausgabefaser und ermöglicht auch das Lenken des reflektierten Teils des ausgegebenen Lichtstrahls an das transmittive Element.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das transmittive Element so angeordnet, eine optische Faser, welche den Input-Lichtstrahl ausgibt, zumindest teilweise zu fixieren oder positionieren, und vorgesehen, den seitlichen Offset-reflektierten Teil des Input-Strahls weg von der Input-Faser zu übertragen.
- Der Input-Lichtstrahl wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ausgegeben durch eine optische Faser, welche zumindest teilweise fixiert oder positioniert ist durch eine Stützvorrichtung. Diese Stützvorrichtung ist vorgesehen zum Übertragen des daran reflektierten Teils des Input-Lichtstrahls mit seitlichem Offset von dem fokussierenden Element.
- Daher übertragt die Stützvorrichtung den reflektierten Teil weg von der Faser.
- Um den reflektierten Teil des ausgegebenen Lichtstrahls weg zu übertragen, weist das transmittive Element in einer vorteilhaften Ausführung zumindest eine optische Faser auf. Dies führt zu einer kontrollierten Übertragung des reflektierten Teils weg von der Ausgabequelle in jede gewünschte Richtung.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das transmittive Element in einem Ferule-Element eingebaut. Die transmittive Zone, welche den reflektierten Teil empfängt, ist vorzugsweise positioniert mit seitlichem Offset zu der Ausgabequelle und ermöglicht es, den gesamten reflektierten Teil zu übertragen.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das teil-reflektive Element geneigt in einem Winkel kleiner als 15° im Hinblick auf den ausgegebenen Lichtstrahl, um vorzugsweise den reflektierten Teil durch das Messelement zu leiten und Absorption des rückreflektierten Strahls zu reduzieren.
- Die teil-reflektive Vorrichtung in jeder der Vorrichtung nach der Erfindung kann z. B. ein optischer Dämpfer, etc. sein.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Aufgaben und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden gewürdigt und besser verständlich durch Hinzuziehen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktional gleich oder ähnlich sind, werden mit demselben Referenzzeichen bezeichnet.
-
1 zeigt eine schematische Sicht einer vorteilhaften Ausführung in einem optischen Dämpfer nach der vorliegenden Erfindung und -
2 zeigt eine Querschnittssicht einer optischen Faser und ein Diagramm, welches den Mode eines Input-Lichtstrahls zeigt und einen reflektierten Teil des Input-Lichtstrahls, seitlich Offset durch eine Dämpfvorrichtung. - Die Erfindung soll nun beschrieben werden im Hinblick auf vorteilhafte Ausführungen eines optischen Dämpfers. Es ist jedoch klar, dass die Grundzüge der Erfindung angewendet werden können in einer optischen Vorrichtung mit Rückreflexion und nicht limitiert sind auf Dämpfvorrichtungen.
-
1 zeigt einen optischen Dämpfer11 , welcher zwischen eine Ausgabequelle12 z. B. eine Input-Faser und eine Ausgabefaser13 gekoppelt ist. Ein Input-Lichtstrahl16 wird von der Ausgabequelle12 ausgegeben und zu einem teil-reflektiven Element21 , z. B. einer Dämpfvorrichtung, gelenkt. Dieses reflektive Element21 überträgt einen Teil22 des ausgegebenen Lichtstrahls16 an die Ausgabefaser13 und reflektiert einen Teil23 zu einem transmittiven Element29 , welches sehr nahe bei der Ausgabequelle12 angeordnet ist. Um den Verlust durch Rückreflexion zu vermindern, wird das teil-reflektive Element21 in einem kleinen Winkel im Hinblick auf den ausgegebenen Lichtstrahl16 geneigt und das transmittive Element29 ist angepasst, den reflektierten Teil23 zu empfangen und weg von der Ausgabequelle12 zu übertragen. Daher wird Interferenz verursachende Rückreflexion minimiert oder vermieden, und auch der polarisationsabhängige Verlust wird reduziert. Kein weiterer Einfluss auf den ausgegebenen Strahl16 wird durch den reflektierten Teil23 verursacht. -
1 zeigt ein Messelement17 , das zwischen der Ausgabequelle12 und dem teil-reflektiven Element21 positioniert ist. Dieses Messelement17 ist vorzugsweise vorgesehen, den reflektierten Teil23 an das transmittive Element29 zu senden. Das Messelement17 weist nach dieser Ausführung nach1 eine Kollektivlinse oder ein Linsensystem auf, welches den ausgegebenen Lichtstrahl16 ausrichtet und den reflektierten Teil23 des ausgegebenen Lichtstrahls16 in Richtung des transmittiven Elements29 fokussiert. - Das transmittive Element
29 und die Ausgabequelle12 als eine Input-Faser sind in einem Ferule-Element28 eingebaut, wobei das transmittive Element29 die optische Quelle23 vorzugsweise vollständig umgibt. - Alternativ ist das transmittive Element
29 vorgesehen als eine optische Faser oder eine Vielzahl von optischen Fasern, welche die Ausgabequelle12 zumindest teilweise umgibt/umgeben oder zumindest in einer angrenzenden Position an die Ausgabequelle12 . - Die Reduzierung von Verlust durch Rückreflexion wird besser verständlich durch Hinzuziehen der
2 . - Eine vergrößerte Sicht des Ferule-Elements
28 weist die Ausgabequelle12 auf, und das transmittive Element29 wird in einer Querschnittssicht gezeigt. Ein erstes Diagramm, welches an einem Ausgabepunkt der Input-Faser12 positioniert ist, zeigt die Intensität E1(x) des ausgegebenen Input-Lichtstrahls16 durch die Input-Faser12 . Zum Beispiel wird der grundlegende Mode TEM00 gezeigt. Die Intensität E1(x) ist z. B. konform mit der Gaußschen Verteilung. Das Maximum der Intensität ist konform mit einem Strahlschwerpunkt30 des Input-Lichtstrahls16 . Zum Vermeiden von Input-Koppeln des reflektierten Teils23 in die Ausgabequelle12 nach Reflektieren des Input-Lichtstrahl16 durch das teil-reflektive Element21 , wird eine Minimaldistanz als ein seitliches Offset (Δx) vorgesehen an einem Ausgabepunkt der Ausgabequelle12 . Dieses seitliche Offset (Δx) kann definiert werden als Δx = 2fα. Dabei stellt f die Fokallänge einer Linse dar und α stellt den Winkel dar zum Neigen des teilreflektiven Elements21 . Die Distanz Δx identifiziert einen seitlichen Offset eines Strahlschwerpunkts31 des reflektierten Teils 23 im Hinblick auf den Strahlschwerpunkt30 des ausgegebenen Input-Lichtstrahls16 Zurück zu der1 : durch das seitliche Offset Δx ist der Fokalpunkt des reflektierten Teils23 auch mit seitlichem Offset Δx zu dem ausgegebenen Input-Lichtstrahl16 positioniert. Das transmittive Element28 wie in1 gezeigt umgibt z. B. vollständig die Input-Faser12 und ist vorgesehen zum Übertragen des reflektierten Teils23 weg von dem fokussierenden Element17 . Dieses transmittive Element29 ermöglicht das Übertragen des reflektierten Teils23 in enger Nachbarschaft weg von der Ausgabequelle ohne die Intensität des Input-Lichtstrahls16 zu vermindern.
Claims (10)
- Eine optische Vorrichtung mit: – einer optischen Faser (
12 ) als Ausgabequelle, angepasst zum Ausgeben eines Lichtstrahls (16 ), – ein teil-reflektives Element (21 ), angordnet zum Empfangen des ausgegebenen Lichtstrahls (16 ), wobei die optische Achse (26 ) des teilreflektiven Elements (21 ) in einem kleinen Winkel von weniger als 15° geneigt wird im Hinblick auf den ausgegebenen Lichtstrahl (16 ), so dass das teil-reflektive Element (21 ) einen Teil (23 ) des ausgegebenen Lichtstrahls (16 ) mit einem seitlichen Offset reflektiert, und – ein transmittives Element (29 ), das sehr nahe bei der optischen Faser (12 ) angeordnet und angeordnet zum Empfangen und Übertragen des reflektierten Teils (23 ) ist, wobei das transmittive Element (29 ) angeordnet ist, die optische Faser (12 ), welche den Input-Lichtstrahl (16 ) ausgibt, zumindest teilweise zu fixieren oder zu positionieren, und vorgesehen ist, den seitlichen Offsetreflektierten Teil (23 ) des Input-Lichtstrahls (16 ) weg von der Input-Faser zu übertragen. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das transmittive Element (
29 ) vorgesehen ist, dass im Wesentlichen kein Teil des empfangenen reflektierten Teils (23 ) gegen das reflektive Element (21 ) und folglich gegen die Ausgabequelle (12 ) reflektiert wird. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der oben genannten Ansprüche mit zusätzlich einem Messelement (
17 ) zum Messen des reflektierten Teils (23 ) von dem reflektiven Element (21 ) gegen das transmittive Element (29 ), was zu einem kleinen seitlichen Offset (Δx) zwischen dem ausgegebenen Lichtstrahl (16 ) und dem reflektierten Lichtstrahl (23 ) führt. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der oben genannten Ansprüche, wobei die Neigung des teil-reflektiven Elements anpassbar ist zum Ermitteln des seitlichen Offsets.
- Die optische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Messelement (
17 ) angepasst ist zum Ausrichten des Lichtstrahls (16 ), der von der Ausgabequelle (12 ) ausgeben wird. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der oben genannten Ansprüche, wobei das Messelement (
17 ) eine Kollektivlinse aufweist, welche den Lichstrahl (16 ) ausrichtet, welcher von der Ausgabequelle (12 ) ausgegeben wird, und den reflektierten Teil (23 ) von dem reflektiven Element (21 ) gegen das transmittive Element (29 ) fokussiert. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der oben genannten Ansprüche, wobei das transmittive Element (
29 ) angeordnet ist, einen kleinen seitlichen Offset (Δx) zur Ausgabequelle (12 ) zu haben. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der oben genannten Ansprüche, wobei das transmittive Element (
29 ) eine optische Faser aufweist zum Übermitteln des reflektierten Teils (23 ). - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der oben gennanten Ansprüche mit zusätzlich einem Ferule-Element (
28 ) mit dem transmittiven Element (29 ) und einer optischen Faser, welche den Lichtstrahl (16 ) leitet, der von der Ausgabequelle (12 ) auszugeben ist. - Die optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der oben genannten Ansprüche, wobei das teil-reflektive Element (
21 ) eine Dämpfvorrichtung ist zum Dämpfen der optischen Energie des ausgegebenen Lichtstrahls (16 ).
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