DE68918644T2

DE68918644T2 - Variabler Verhältnis-Strahlenteiler und Ankoppelungs-Optik.

Info

Publication number: DE68918644T2
Application number: DE68918644T
Authority: DE
Inventors: William E Durell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2009-07-07
Also published as: EP0350793A3; JPH0273204A; DE68918644D1; CA1322483C; EP0350793B1; US4859029A; EP0350793A2

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen Strahlteiler und -auskoppler mit Merkmalen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführt sind. Ein vorbekannter Strahlteiler und -auskoppler dieser allgemeinen Art ist in Fig. 6 der US-A-4,697,882 gezeigt.
Strahlteiler für kohärente Lichtstrahlen, gewöhnlich lasererzeugte Strahlen, werden in verschiedensten Anwendungen eingesetzt, einschließlich der Holografie und Interferometrie Bei manchen Anwendungen muß es möglich sein, das Eingangslicht über einen vollen Steuerbereich von nahezu null bis im wesentlichen 100% zum einen oder anderen Ausgangsstrahl zu lenken. Die Strahlteiler nach dem Stand der Technik sind im allgemeinen unerhört komplex und teuer, insbesondere für Anwendungen, die ein weites Verhältnis von Intensitäten für die Teilstrahlen erfordern. In manchen Systemen sind jedesmal, wenn das Strahlteilungsverhältnis geändert wird, Justierungen und Änderungen mehrerer Komponenten erforderlich. Außerdem erfordern derzeitige Methoden zum Aufteilen von Laserstrahlung und deren Lenkung auf fotografisches Material und auf ein Objekt, von dem ein Hologramm erstellt werden soll, Teiler, Spiegel, Linsen, verschiedenartige Filter und andere Spezialausrüstun gen, was das Einrichten wegen der Kompliziertheit des Mechanismus schwierig macht und sehr einschränkt. Außerdem sind solche Einrichtungen empfänglich für größere Fehler, wenn sie praktisch irgendwelchen Vibrationen oder ähnlichen Störungen ausgesetzt sind, die während des Betriebs auftreten. Eine ständige Ausrichtung kann notwendig werden.
Der in der oben genannten US-Patentschrift gezeigte Strahlteiler und -auskoppler enthält ein optisches Aufteilungselement, welches so arrangiert ist, daß das Intensitätsverhältnis zwischen den beiden Ausgangsstrahlen durch Änderung des Einfallswinkels des Eingangsstrahls geändert werden kann. Zur Beobachtung der beiden Ausgangslichtstrahlen des optischen Aufteilungselementes, d.h. des vom Element durchgelassenen und des vom Element reflektierten Lichtes, sind Okulare vorgesehen. Die Okulare sind in einer solchen Weise angeordnet, daß sie direkt in die Ausgangsoberfläche des Aufteilungselementes blicken, wo die Ausgangslichtstrahlen aus dem Aufteilungselement heraustreten, was drehbar ist, um das Intensitätsverhältnis zwischen den AUsgangsstrahlen zu ändern. Diese Anordnung ist gedacht jur Verwendung in einem umgekehrt-galiläischen Sucher.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen neuen und verbesserten Strahlteiler und -auskoppler für einen polarisierten Lichtstrahl zu schaffen, enthaltend einen einzartige optische Baugruppe, die in ihrer Konstruktion einfach und billig und dennoch im wesentlichen unempfindlich gegenüber den meisten gewöhnlichen Vibrations- und Stoßeffekten ist und die die Ausgangsstrahlen konsistent durch zwei optischen Fasern oder ähnliche Übertragungselemente absendet.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Strahlteilers/Strahlauskopplers, in welchem die Ausgangsstrahlen immer entlang im wesentlichen den gleichen Wegen ausgerichtet sind, auch wenn die Orientierung der optischen Hauptbaugruppe des Strahlteilers zur Änderung des Ausgangs-Intensitätsverhaltnisses wesentlich geändert wird, so daß Ausrichtprobleme minimiert werden. Diese Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Strahlteiler und -auskoppler erreicht, wie er im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist. Merkmale besonderer Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-23 beschrieben.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung konstruierten Strahlteiler und Strahlauskoppler mit kontinuierlich veränderbarem Teilungsverhältnis;
Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine schematische Teilansicht einer optischen Baugruppe und zusätzlicher Bauteile der Einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf einen Teil des Strahlteilers und -auskopplers nach Fig. 1 mit weggenommener Abdeckung zum Aufzeigen des Drehmechanismus der optischen Baugruppe;
Fig. 4 ist eine Detaildarstellung in einer Ansicht, wie sie ungefähr durch die Linie 4-4 in Fig. 3 angezeigt ist;
Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Faseroptikkabel- Positioniervorrichtung in einer Ansicht, wie sie ungefähr durch die Linie 5-5 in Fig. 1 angezeigt ist, bei weggenommener Abdeckung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht ungefähr entsprechend der Linie 6-6 in Fig. 5;
Figuren 7 und 8 sind vergrößerte Aufriß-Darstellungen eines Demonstrationsgeräte5, das gebildet ist durch einfache Ansatzstücke an den distalen Enden der durch den Strahlteiler nach Fig. 1 gespeisten Faseroptikkabel;
Fig. 9 ist eine stark vergrößerte Schnittansicht der Einrichtung nach den Figuren 6 und 7;
Fig. 10 zeigt schematisch in ähnlicher Ansicht wie Fig. 2 einen optische Baugruppe für eine andere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf einen kontinuierlich veränderbaren doppelten Strahlteiler und -auskoppler, der zwei optische Baugruppen jeweils nach Fig. 10 verwendet;
Fig. 11A ist eine Detail-Schnittansicht eines Teils der Fig. 11 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 12 ist eine teilweise aufgeschnittene Aufrißdarstellung etwa gemäß der Linie 12-12 in Fig. 11;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht ungefähr längs der Linie 13-13 in Fig. 11, und
Fig. 14 ist eine Schnittansicht des empfangenden Endes eines Faseroptikkabels, das als Übertragungselement im Strahlteiler und -auskoppler nach den Figuren 10-13 verwendet wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruierten Strahlteiler und -auskoppler 10 mit kontinuierlich veränderbarem Teilungsverhältnis zur Aufteilung eines polarisierten Eingangslichtstrahls in zwei polarisierte Ausgangsstrahlen Die Einrichtung 10 enthält eine optische Apparatur 11, die mit einem Drehstellglied 12 versehen ist; das Stellglied 12 kann eine herkömmliche Mikrometerschraube oder Schraublehre sein. Die optische Apparatur 11 ist auf einem Rahmen 15 montiert. Die optische Apparatur empfängt als Eingangsgröße einen kohärenten polarisierten Lichtstrahl, der von einer stationären Lichtquelle 14 entlang einem Eingangsstrahlweg 13 projiziert wird. Die Lichtquelle kann einen herkömmlichen Laser enthalten.
Der Strahlteiler 10 enthält ferner eine erste und eine zweite Linse 16 und 17, die rechtwinklig zueinander am Rahmen 15 befestigt sind. Die erste Linse 16 ist ungefähr mit dem Strahlweg 13 des Eingangslichtes ausgerichtet, mit einer gewissen begrenzten Abweichung zur Berücksichtigung kleinerer Brechungserscheinungen in der optischen Apparatur 11, wie es deutlicher in Fig. 2 zu erkennen ist. Ein Ende eines Faseroptikkabels 18 wird in einem Kabelhalter 19 gehalten, der durch eine Übertragungselement-Positioniervorrichtung 21 greift und mit dem Brennpunkt der Linse 16 ausgerichtet ist. Die Positioniervorrichtung 21 enthält zwei Koordinaten- Positionsstellglieder 22 und 23; die Glieder 22 und 23 sind vorzugsweise Schraublehren. In ähnlicher Weise ist ein Faseroptikkabel 24 im Brennpunkt der zweiten Linse 17 ausgerichtet; das Kabel 24 wird in einem Kabelhalter 25 gehalten, der sich durch eine Positioniervorrichtung 28 erstreckt, die zwei Koordinaten-Positionsstellglieder 26 und 27 in Form von Schraublehren enthält. Die Optikfaserkabel 18 und 24 dienen als Lichtübertragungselemente, welche zwei Ausgangsstrahlen von der Einrichtung 10 an eine oder mehrere entfernte Orte übertragen. Die Faseroptikkabel 18 und 24 sind vorzugsweise vom Einmoden-Typ, eine Sorte, die manchmal als polarisationsbewahrende Einmoden-Fasern bezeichnet werden. Der Durchmesser der Faser selbst kann ungefähr 4 Mikron oder wesentlich weniger betragen.
Die allgemeine Arbeitsweise des Strahlteilers/Strahlauskopplers 10 kann nun beschrieben werden. Ein kohärenter polarisierter Ursprungs-Lichtstrahi aus der Quelle 14 tritt entlang dem Weg 13 in die optische Apparatur 11 ein. In der Apparatur 11 wird dieser Ursprungsstrahl in zwei Ausgangsstrahlen aufgespalten, nämlich einen ersten Strahl 31, der durch die Linse 16 gelenkt wird, und einen zweiten Strahl 32, der durch die Linse 17 gelenkt wird. Wie erwähnt, befinden sich an den Brennpunkten der Linsen 16 und 17 die Enden der Faseroptikkabel 18 bzw. 24. Daher fängt jede optische Faser im wesentlichen die Gesamtheit des ihr zugeordneten Ausgangsstrahls (31 bzw. 34) ein. Somit werden die beiden Ausgangsstrahlen 30 und 32 von der Einrichtung 10 durch die Übertragungselemente 18 und 24 hindurch abgesandt, zur Verwendung an irgendeiner entfernten Stelle. Die Ausgangsstrahlen 31 und 32 sind selbst polarisiert, wobei die Polarisation und die Wellenform die gleiche ist wie im Eingangsstrahl 13. Die Polarisation und Wellenform kann in den Übertragungselementen, nämlich den Kabeln 18 und 24 durch geeignete Vorkehrungen bewahrt werden. An ihren entfernten Enden liefern die Kabel 18 und 24 daher in Beziehung stehende polarisierte Lichtausgänge, die sich eignen zur Holografie, zur Demonstration von Interferenzeigenschaften und andere Anwendungen.
Bei vielen dieser Anwendungen, einschließlich der Holografie, ist es wünschenswert oder notwendig, den Bereich des Intensitätsverhältnisses für die beiden Strahlen zu ändern, die in Fig. 1 durch die Strahlen 31 und 32 dargestellt sind. Im Strahlteiler 10 geschieht dies einfach durch Verstellung der optischen Apparatur 11 unter Verwendung des Drehstellgliedes, also der Schraublehre 12. Das Stellglied 12 wird verwendet, um die relativen Intensitäten der Strahlen 31 und 32 über einen weiten Verhältnisbereich des vom Eingangsstrahl 13 gelieferten Gesamtlichtes zu ändern.
Die Fig. 2 zeigt teilweise schematisch die optischen Elemente für die optische Apparatur 11 im Strahlteiler/Strahlauskoppler 10. Die Apparatur 11 beinhaltet eine optische Baugruppe 40 (eine sogenannte "optische Gruppe"), enthaltend ein erstes, ein zweites und ein drittes Rechtwinkelprisma 41, 42 und 43 und ein Pentaprisma 44, die alle auf einem drehbaren Optiksupport 61 montiert sind. Das erste Rechtwinkelprisma 41 hat eine Hypotenusen-Oberfläche 45 und eine erste und eine zweite Seitenfläche 46 bzw. 47 (Normalflächen). Das zweite Rechtwinkelprisma 42 hat eine Hypotenusen-Oberfläche 48 und eine erste und eine zweite Seitenfläche 49 bzw. 51. Das dritte Rechtwinkelprisma 43 hat eine Hypotenusen-Oberfläche 52 und eine erste und eine zweite Seitenoberfläche 53 bzw. 54. Das Pentaprisma 44 hat eine erste und eine zweite Oberfläche 55 und 56, die im rechten Winkel zueinander stehen, und ist herkömmlicher Gestalt.
In der optischen Gruppe 40 ist das Prisma 41 mit seiner Hypotenusen-Oberfläche 45 der Hypotenusen-Oberfläche 52 des dritten Prismas 43 zugewandt ausgerichtet, so daß die Prismen 41 und 43 einen optischen Teiler für einen Eingangsstrahl bilden, der von der Quelle 14 auf dem Weg 13X kommt. Das Pentaprisma 44 liegt mit seiner ersten Rechtwinkel-Seite 55 der zweiten Seitenoberfläche 54 des Prismas 43 zugewandt und greift dort an. Das zweite Rechtwinkelprisma 42 ist mit dem Pentaprisma 44 ausgerichtet, wobei die Oberfläche 51 des Prismas 42 der Oberfläche 56 des Prismas 44 zugewandt ist und dort angreift, so daß die Hypotenusen-Oberfläche 48 des Prismas 42 in einem Winkel von 45 zur Oberfläche 54 des Prismas 43 absteht.
Alle vier Prismen 41-44 sind auf dem drehbaren Optiksupport 61 in festen Positionen montiert, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei eine Klebbefestigung verwendet werden kann. Der Support 61 ist um eine Achse 62 drehbar, die senkrecht zur Zeichenebene liegt. Die Achse 62 befindet sich an einem Punkt des Eingangslicht-Strahlweges 13X in Fig. 2 jenseits der Prismen 41 und 43, die als optischer Teiler in der Gruppe 40 dienen, wie weiter unten erläutert.
Bei Betrachtung des Betriebs der optischen Gruppe 40 in der Apparatur 11, siehe Fig. 2, sei zunächst angenommen, daß die Gruppe 40 in der gezeigten Weise mit der Lichtquelle 14 ausgerichtet ist, so daß der Ursprungs- oder Eingangslichtstrahl entlang dem Weg 13X auf die Oberfläche 53 des Prismas 43 trifft, welche die Eingangs-Oberfläche für die Gruppe 40 bildet. Dies ist nur zum Zwecke der Erläuterung gezeigt; wenn die Gruppe 40 so ausgerichtet ist, daß der Eingangsstrahl, wie mit der Linie 13X gezeigt, auf die Oberfläche 53 trifft, ist die optische Gruppe 40 nicht in ihrem normalen Arbeitsbereich.
Wenn nun der Support 61 im Uhrzeigersinn über einen kleinen Winkel gedreht wird, kann er in eine derartige Ausrichtung mit der Lichtquelle 40 kommen, daß der Anfangs-Eingangsstrahl entlang dem Weg 13A in die Gruppe 40 tritt. Wenn der Eingangsstrahl durch die Oberfläche 53 des Prismas 43 hindurchtritt, folgt er nach einer leichten Brechung dem Weg 13A1, der in einem Winkel A auf die Hypotenusen-Oberfläche 52 des Prismas 43 trifft. Der Winkel A ist die eine Grenze für den normalen Arbeitsbereich der Gruppe 40 (und den Strahlteiler 10); es ist der sogenannte Grenzwinkel für das Prisma 43, bei welchem Total-Innenreflexion (TIR) erfolgt.
Unter diesen Umständen wird alles Licht vom einfallenden Eingangsstrahl entlang dem Weg 13A2 und dann weiter entlang den Wegabschnitten 13A3 bis 13A6 reflektiert. Die Drehung des Supportes 61 in Ausrichtung mit dem Lichteingangsweg 13A bewirkt jedoch auch eine Ausrichtung des Wegabschnittes 13A6 mit dem Ausgangsstrahlweg 32, der parallel zur Achse der Linse 17 ist und ungefähr mit dieser zusammenfällt. Für diese Bedingung, wenn der Eingangsstrahl die Hypotenusen-Oberfläche 52 des dritten oder Eingangs-Prismas 43 unter seinem Grenzwinkel A trifft, wird alle Ausgangsleistung zum Strahl 32 und zur Linse 17 abgelenkt. Würde irgendwelches Licht durch die Oberfläche 52 in das Prisma 41 gelangen, dann würde es dem Weg 13A7 folgen, also einer Fortsetzung des Weges 13A1, und als Strahl 31 enden, parallel zur Achse der Linse 16. In Wirklichkeit läuft praktisch kein Licht zum Strahl 31 und zur Linse 16. Das Intensitätsverhältnis ist ungefähr 100% für den Strahl 31 und 0% für den Strahl 31.
Es läßt sich eine weitere Drehung des Supportes 61 im Uhrzeigersinn um die Achse 62 vornehmen, bis das Licht aus der Quelle 14 die Oberfläche 53 des Prismas 43 entlang einem Weg 13B erreicht und dann weiter längs dem Abschnitt 13B1 dieses Weges läuft, um unter einem Winkel B auf die Hypotenusen-Oberfläche 52 zu treffen. Der Winkel B ist der Polarisationswinkel für das Prisma 43 und bildet die andere Grenze für den normalen Betrieb der optischen Gruppe 40 und des Strahlteilers 10, wobei alles Licht durch die einander gegenüberliegenden parallelen Hypotenusen-Oberflächen 52 und 45 hindurch und als Ausgangsstrahl 31 durch die Seitenoberfläche 46 des Prismas 41 dringt. Würde irgendwelches Licht von der Oberfläche 52 zurückreflektiert, würde es den Wegabschnitten 13B2 bis 13B6 zum Strahl 32 folgen; in Wirklichkeit durchläuft, wegen der Polarisation des Eingangsstrahls, praktisch kein Licht diesen Weg.
Man erkennt somit, daß eine für den Eingangsstrahlweg 13B geltende Ausrichtung der Gruppe 40, bei welcher der Eingangsstrahl unter dem für das polarisierte Licht von der Quelle 14 geltenden Polarissationswinkel B auf die Hypotenusen-Oberfläche 52 des Prismas 43 trifft, eine Grenze für einen Arbeitsbereich darstellt, bei welcher alles Eingangslicht zum ersten Ausgangsstrahl 31 läuft und nichts zum zweiten Ausgangsstrahl 32 geht. Eine auf den Weg 13A abgestellte Drehausrichtung definiert die andere Grenze des Arbeitsbereiches, bei welcher alles Eingangslicht zum zweiten Ausgangsstrahl 32 und nichts zum Strahl 31 geht. Mit einer Winkelverstellung der Gruppe 40 durch Drehung ihres Supportes 61 um die Achse 62 läßt sich jedes gewünschte Intensitätsverhältnis für die beiden Ausgangs-Teilstrahlen 31 und 32 erreichen; die Verstellung über das Tntensitätsverhältnis ist kontinuierlich. Für typische Prismen aus optischem Glas vom Typ BK-7 ist der Polarisationswinkel etwa gleich 33 und der kritische Winkel etwa gleich 41º; der gesamte Winkelbereich für den Betrieb der Gruppe 40 ist somit relativ klein.
Die beiden Ausgangs-Lichtstrahlen 31 und 32 sind nicht notwendigerweise genau in Linie mit den Achsen der Linsen 16 und 17. Die Spreizung kann für den Strahl 31 typischerweise etwa 0,5 Millimeter und für den Strahl 32 etwa 0,3 Millimeter betragen. Dies bringt jedoch keinen wesentlichen Verlust an Wirkungsgrad für die optische Apparatur 11, falls die Eingangsenden der optischen Fasern 18 und 24 mit ziemlicher Genauigkeit in den Brennpunkten der jeweils zugeordneten Linsen positioniert sind. Solange der Drehpunkt 62 für den Support 61 genau auf dem (verlängerten) Weg des ursprünglichen Eingangsstrahls liegt, besteht keine Notwendigkeit, die Linsen 16 und 17 nach einer einmal vorgenommenen Anfangsausrichtung nachzujustieren; die Ausgangsstrahlwege 33 und 32 haben jeder eine feste Position und Ausrichtung bezüglich des Rahmens 15 und bezüglich der fest am Rahmen montierten Bauteile der Einrichtung 10, ungeachtet von Verstellungen des Optiksupportes 61 innerhalb seines begrenzten normalen Betriebsbereichs.
Die Prismen 41-44 sollten Spiegel- und Antireflex-Schichten auf verschiedenen passenden Oberflächen haben. Spiegelschichten werden vorzugsweise auf der Prismenoberfläche 48 und auf den freiliegenden Oberflächen des Pentaprismas 44 verwendet. Antireflex-Schichten sollten auf den Prismenoberflächen 46, 49 und 53 verwendet werden. Zwischen den Oberflächen 51 und 56 und den Oberflächen 54 und 55 wird ein indexanpassender Klebstoff verwendet. Über den Arbeitsbereich zwischen den Auftreffpunkten der Wege 13A1 und 13B1 auf der Oberfläche 52 sollte keine Berührung zwischen den Oberflächen 45 und 52 sein, vielmehr sollte dort ein sehr dünner Luftspalt über den besagten Bereich bestehen. Als Beispiel kann in der Optikgruppe 40 jedes der drei Rechtwinkelprismen 41-43 Seitenoberflächen mit Längen von 12,7 min haben, während das Pentaprisma Rechtwinkel-Seitenoberflächen von 10,0 mm hat.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine einfache aber wirksame Verhältnis-Stelleinrichtung, die dazu verwendet wird, die Optikgruppe 40 zu drehen und damit die relativen Intensitäten der Strahlen 31 und 32 zu verstellen. Der axial verschiebliche Stößel 64 des Stellgliedes, also der Schraublehre 12 (Fig. 1), greift an einer schrägen Nockenkörper-Oberfläche 65 an, die vom winkelbeweglichen Support 61 vorsteht. Eine mit dem Nockenkörper 65 und dem Rahmen 15 verbundene Feder 66 spannt die Teile 65 und 61 in Richtung des Pfeiles D vor. Wenn sich der Stößel 64 in die Richtung des Pfeiles E bewegt, werden der Support 61 und die Gruppe 40 im Uhrzeigersinn gedreht, wegen der schrägen Nockenfläche 65. Wenn der Stößel 64 zurückgezogen wird, wird der Support 61 durch die Feder 66 gegen den Uhrzeigersinn zurückgezogen.
Die Fig. 5 zeigt einen einfachen Mechanismus, der für die Positionierungsvorrichtung 21 und auch für die entsprechende Vorrichtung 28 (Fig. 1) verwendet werden kann. Die Vorrichtung 21, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, hat einen rechteckigen Rahmen, der durch vier Rahmenelemente 71-74 gebildet wird. Ein befestigter Block 75 innerhalb des Rahmens trägt ein erstes Paar von Führungsgliedern 76, die um eine Achse 81 schwenkbar sind. Die Führungsglieder 76 tragen ihrerseits ein zweites Führungsglied 77, das um eine Achse 82 schwenken kann. Eine Feder 88 verbindet die Teile 75 und 77. Die Stößel 92 und 93 der Schraublehren 22 und 23 greifen in rechten Winkeln am Führungsglied 77 an; Die Feder 88 hält das Führungsglied 77 in Eingriff mit beiden Stößeln.
Die beiden Stellglieder, also die Schraublehren 22 und 23, bilden eine präzise Vorrichtung zum Verstellen der seitlichen Position der sich durch ein Rohr 101 im Führungsglied 77 erstreckenden optischen Faser 18 in genauer Ausrichtung mit der Achse der Linse 16 (Fig. 1), um sicherzustellen, daß die Gesamtheit des Strahls 31 in das Faseroptikkabel 18 zusammengetragen wird.
Wie in der Querschnittsansicht der Positioniervorrichtung 21 nach Fig. 6 dargestellt, erstreckt sich ein Messingrohr 101 durch das Führungsglied 77 und ist an diesem Glied befestigt. Der zylindrische Kabelhalter 19 erstreckt sich durch das Rohr 101 hindurch und außerdem durch einen Längsfeststeller, bestehend aus einer Manschette 102, in welcher zwei konzentrische Rohre 103 und 104 angeordnet sind. Das Rohr 103 ist länger als das Rohr 104. Eine Feststellschraube 105 erstreckt sich durch die Manschette 102 und die Rohre 103 und 104, um am Kabelhalter 19 anzugreifen. Die Manschette 102 befindet sich auf derjenigen Seite der Positioniervorrichtung 21, die der Linse 16 benachbart ist.
An der anderen Seite der Positioniervorrichtung 21 befindet sich eine Manschette 107, innerhalb welcher ein dünnes Rohr 108 angeordnet ist. Die Rohre 108 und 104 haben dieselbe Dicke wie das Rohr 101, das im Führungsglied 77 sitzt. In der Manschette 107 befinden sich zwei Feststellschrauben, eine erste Feststellschraube 109, die sich sowohl durch die Manschette als auch das Rohr 108 erstreckt, und eine zweite Feststellschraube 111, die mit einem Teil der Manschette ausgerichtet ist, der nicht das Rohr 108 enthält. Die innere Konstruktion des Kabelhalters 13 ist nicht dargestellt; es kann jede geeignete Konstruktion verwendet werden, vorzugsweise eine solche, die herkömmliche Faserabschlußeinrichtungen aufnehmen kann.
Bei der Verwendung des Kabelhalters 19, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, wird zunächst die axiale Position des Kabelhalters festgelegt. Das innere Ende 18A der Faser vom Kabel 18 sollte, wie oben erwähnt, mit guter Genauigkeit im Brennpunkt der Linse 16 ausgerichtet werden. Hierzu kann eine einfache Dickenlehre benutzt werden. Wenn dies geschehen ist, werden die Feststellschrauben 105 und 109 angezogen. Dies verhindert eine weitere Axialbewegung des Kabelhalters 19 und sichert den Ort des Endes 18A der Faseroptik im gewünschten Abstand von der Linse 16. Es ist dann eine einfache Sache, das Kabel seitlich mit der Achse der Linse auszurichten, unter Verwendung der beiden Schraublehren-Positionierglieder 22 und 23 (Figuren 5 und 6).
Die Winkelstellung des Kabelhalters 19 kann ebenfalls gewisse Bedeutung haben, insbesondere da polarisations-bewahrende Fasern typischerweise polarisiertes Licht in einer Orientierung längs einer bestimmten Achse der optischen Faser übertragen. Daher muß für die Absendung des polarisierten Lichts in die optische Faser letztere mit der Fortpflanzungsachse ausgerichtet werden. Dies kann einfach dadurch geschehen, daß man die Feststellschraube 111 löst, was eine Drehung des Kabelhalters 19 erlaubt, ohne eine Axialbewegung zu benötigen. Die Feststellschraube 111 wird dann angezogen. So können Orientierung und Ausrichtung beibehalten werden.
Der Strahlteiler 10 ist gegenüber Störung durch äußere Vibration viel weniger empfänglich als herkömmliche strahlteilende Einrichtungen. Wenn der Strahlteiler 10 und seine Lichtquelle 14 fest auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt sind, haben die meisten äußeren Störungen keinen wahrnehmbaren Einfluß auf den Betrieb des Strahlteilers. Im Vergleich zu anderen vergleichbaren Mechanismen ist der Strahlteiler 10 einfach und billig in der Konstruktion und dennoch höchst zuverlässig und genau im Betrieb.
Die Prismen 41 und 43 liefern gemeinsame eine optische Teilereinrichtung, welche die Grundaufgabe löst, den Eingangsstrahl 13 in einen ersten und einen zweien Zwischenstrahl aufzuspalten, deren Intensitäten von der Ausrichtung der Prismenoberfläche 53 gegenüber dem Eingangsstrahl abhängt, und zwar über den Bereich vom Weg 13A bis zum Weg 13B. Eine Einrichtung dieser Art, als "Strahlteilerwürfel" bekannt, ist im Handel erhältlich. Eine weitere Einrichtung, die anstelle der Prismen 41, 43 als der optischen AnfangsteiIer verwendet werden kann, ist ein Interferenzfilter; es sind mehrere verschiedene Ausführungsformen von Interferenzfiltern bekannt.
Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen ein Demonstrationsgerät 21, gebildet durch zwei einfache Zusatzvorrichtungen 121 und 122 an den distalen Enden der Faseroptikkabel 18 und 24. Die Vorrichtung 121 ist ein einfacher Metallblock, mit einer kleinen Durchgangsbohrung 123, die in einem spitzen Winkel wesentlich kleiner als 45 gebohrt ist. Die Zusatzvorrichtung 122 ist von gleicher Konstruktion, bestehend aus einem Metallblock, durch den sich eine kleine, im Winkel orientierte Bohrung 124 erstreckt. Die Bohrungen 123 und 124 verlaufen unter einander entsprechenden Winkeln in den beiden Metallblöcken 121 und 122 und enden an einer Ausnehmung 125, die in beiden Blöcken gebildet ist und eine zusammenhängende Vertiefung schaafen, wenn die Blöcke miteinander ausgerichtet sind, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Die optische Faser vom Kabel 18 erstreckt sich durch die Bohrung 123 im Block 121; in ähnlicher Weise erstreckt sich die optische Faser vom Kabel 24 durch die Bohrung 124 im Block 122. Die Bohrungen 123 und 124 können so geartet sein, daß sie einen Schiebesitz der abschließenden Endkapselungen der Fasern 18 und 24 erlauben. Die abschließenden Endkapseln der Fasern 18 und 24 können durch individuelle Feststellschrauben (nicht gezeigt) an ihrem Platz gehalten werden.
Wie in der vergrößerten Detailansicht nach Fig. 9 gezeigt, sind die inneren Enden 18B und 24B der beiden optischen Fasern geschliffen und poliert, so daß sie mit den aufeinanderpassenden Oberflächen 121A und 122A der Blöcke 121 und 122 zusammenfallen. Wenn die beiden Blöcke 121 und 122 genau miteinander ausgerichtet sind, wie es in den Zeichnungen gezeigt ist, und wenn die Winkelbeziehung der Endspitzen der optischen Fasern richtig gewählt ist, wird das von der Optikfaserspitze 18B austretende Licht in eine Richtung parallel zur Oberfläche 121A gebrochen, und das von der Optikfaserspitze 24B austretende Licht wird parallel zur Oberfläche 122A gebrochen. Da die Oberflächen 121A und 122A, wenn sie zusammengebracht sind, zueinander parallel verlaufen, ist das aus den Fasern 18 und 24 austretende Licht ebenfalls parallel. Das aus den Faserspitzen 18B und 20B austretende Licht interferiert, da es sehr nahe beieinander liegt und identische Wellenformen und Frequenzen hat. Wenn die beiden Blöcke 121, 122 seitlich zueinander verschoben werden, wie es mit den Pfeilen G in Fig. 7 angedeutet ist, kann der aus den Faseroptiken 18B und 24B austretende Lichtstrahl so justiert werden, daß sich das Interferenzmuster ändert. Indem man den Strahl 127 auf eine weiße Wand oder einen weißen Schirm richtet, können Interferenzeigenschaften der monochromatischen Lichtstrahlen leicht demonstriert werden. Als Führungshilfe für die Bewegungen der Zusatzvorrichtungen 121 und 122 relativ zueinander können eine oder mehrere Seitenführungsplatten 128 an den Zusatzvorrichtungen befestigt sein, um sicherzustellen, daß die genaue seitliche Ausrichtung der Faseroptiken beibehalten bleibt.
Die Fig. 10 zeigt in etwas schematischer Form die optischen Elemente für einen hinsichtlich des Teilungsverhältnisses variablen Strahlteiler/Strahlauskoppler, der eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Apparatur nach Fig. 10 beinhaltet eine optische Gruppe 240, die ein Rechtwinkelprisma 242 und ein Pentaprisma 244 enthält, welche gemeinsam mit einem optischen Teller 241 auf einem drehbaren Support 261 montiert sind. Der optische Teiler 241 weist zwei optische Elemente 245 und 246 auf, die entlang einer gemeinsamen Oberfläche 247 aneinandergefügt sind. Das optische Element 245 ist mit der Hypotenusen-Oberfläche 248 des Rechtwinkelprismas 242 ausgerichtet. Eine Rechtwinkel-Oberfläche 249 des Prismas 242 weist zu einem Faseroptikkabel 224. Die andere Rechtwinkel- Oberfläche 251 des Prismas 249 ist in innigem Kontakt mit der einen Rechtwinkel-Oberfläche 256 des Pentaprismas 244 und an dieser durch einen optisch anpassenden Klebstoff befestigt.
Die optische Gruppe 240 ist mit einer Lichtquelle 214 ausgerichtet, die einen polarisierten Lichtstrahl entlang einem Eingangsstrahlweg 213 wirft. Der Support 261 für die optische Gruppe 240 ist schwenkbar zur Drehung um eine Achse 262 aufgehängt, die auf einer Verlängerung des Strahlweges 213 jenseits des optischen Teilers 241 liegt.
Zur Betrachtung der Arbeitsweise des hinsichtlich des Teilungsverhältnisses variablen Strahlteilers und -auskopplers nach Fig. 10 sei angenommen, daß der Support 261 und die optische Gruppe 240 in der gezeigten Position ausgerichtet sind, wobei der Eingangslichtstrahl auf dem Weg 213 unter einem gegebenen Winkel P auf den Teiler 241 trifft. Der Eingangslichtstrahl läuft längs eines Weges 213PI weiter in den optischen Teller 241 hinein. Ein Teil des Lichtstrahls wird von der Oberfläche 247 reflektiert und tritt aus dem Teiler 241 längs eines Weges 213P2 aus, der ungefähr senkrecht zu der unteren Rechtwinkel-Oberfläche 255 des Pentaprismas 244 verläuft. Im Prisma 244 wird dieser Teil des Lichtstrahls auf einen Weg 213P3 reflektiert und dann wiederum auf einen anderen Weg 213P4, der durch die Oberflächen 251 und 256 in das Prisma 242 läuft. An der Oberfläche 248 des Prismas 242 wird dieser Teil des Strahls wiederum reflektiert und tritt aus dem Prisma entlang einem Ausgangsweg 213P6 aus, der auf das Ende eines Faseroptikkabels 224 trifft.
Es sei nun wieder auf den Strahlteiler 241 zurückgekommen. Dort läuft ein Teil des Eingangsstrahls weiter entlang dem Weg 213P1 durch die Grenzfläche 247 hindurch und tritt aus dem optischen Teiler entlang einem Ausgangsstrahlweg 213P7 aus. Der Weg 213P7 endet am Ende eines Faseroptikkabels 218.
Eine Drehung des Supportes 261 im Uhrzeigersinn um seine Schwenkachse 262 wirkt sich so aus, daß ein Strahlweg 213Q in Ausrichtung mit dem Eingangsstrahl 213 aus der Lichtquelle 214 gebracht wird. Wenn dies geschieht, reflektiert der durch den Teiler 241 geteilte Eingangslichtstrahl einen Teil des Lichtes durch das Pentaprisma 244 hindurch entlang den Wegen 213Q2, 213Q3 und 213Q4. Der Strahl tritt aus dem Prisma 242 entlang einem Ausgangsweg 213Q6 aus, der nun mit dem Ende des Faseroptikkabels 224 ausgerichtet ist. Bei diesen selben Bedingungen hinsichtlich der Winkelorientierung des Optiksupportes 261 folgt ein anderer Bruchteil des entlang dem Weg 213Q eintretenden Eingangslichtstrahls dem Weg 213Q1 durch den Teller 241 hindurch und tritt entlang dem Ausgangsweg 213Q7 aus, der nun mit dem Empfangs-(Eingangs-)Ende des Faseroptikkabels 218 ausgerichtet ist. Natürlich gibt es im wesentlichen eine unendliche Anzahl zwischenliegender Winkelorientierungen, wie es allgemein durch den Eingangsstrahlweg 213R angedeutet ist. Für jede Wegeausrichtung zwischen dem Weg 213 und dem Weg 213Q ist das Ausgangs-Intensitätsverhältnis für die Ausgangsstrahlen 231 und 232 anders.
Aus der vorangegangenen Beschreibung ist erkennbar, daß die Ausrichtung der optischen Gruppe 240 mit dem Ursprungs- Eingangsweg 213 aus der Lichtquelle 214, bei welcher der Strahl unter einem Winkel P auf den optischen Teller 241 trifft, die eine Grenze für einen Betriebsbereich definiert. Bei dem Winkel P wird der größte Teil des Lichtes zum Ausgangsweg 232 gelenkt, der mit der Optikfaser 224 ausgerichtet ist. Praktisch nichts vom Licht geht zum Ausgangsstrahl 231, der mit dem Faseroptikkabel 218 ausgerichtet ist. Beim anderen Extrem, wenn der Teiler 241 unter dem Winkel Q mit dein Eingangsstrahlweg 113 ausgerichtet ist, wird im wesentlichen nichts vom Eingangslicht zum Ausgangsstrahl 232 abgelenkt, der in das Empfangsende des Faseroptikkabels 224 geworfen wird. In dieser Situation läuft der größte Teil des Lichts zum Ausgangsstrahl 231, der das Faseroptikkabel 218 speist.
Die Fig. 11 ist eine Draufsicht auf einen hinsichtlich des Teilungsverhältnisses variablen Strahlteiler/Strahlauskoppler 210, der auf einen Rahmen 215 montiert ist und eine optische Apparatur 211 enthält, wobei der obere Teil 201 eines Deckels 202 weggeschnitten ist, um den Blick auf zwei optische Gruppen 240 und 340 freizugeben. Die optischen Gruppen 240 und 340 sind auf jeweils einem Support 261 bzw. 361 montiert. Der Support 261 ist schwenkbar auf einer Grundplatte 209 angeordnet, die einen Teil des Rahmens 215 bildet, und zwar mittels eines Schwenkzapfens 204, der im Preßsitz im Support sitzt. Der Zapfen 204 ist auf der Achse 262 (siehe Fig. 10) zentriert, und sein oberes Ende 204A ist in eine sphärische Gestalt (Fig. 11A) geschliffen, so daß eine Minimalberührung (Punktberührung) zwischen den Zapfen 204 und einer L-förmigen Blattfeder 205 besteht. Die Feder 205 ist durch einen langgestreckten Stützpfosten bzw. eine Schraube 206 festgehalten und stellt sicher, daß der Support 261 auf dem Zapfen 204 zurückgehalten wird. Der Niederhaltedruck, den die Blattfeder 205 auf den Zapfen 204 ausübt, wird durch Verstellung der Schraube 206 justiert und konstantgehalten, was eine einfache Montagemethode, eine einfache Justiermethode und eine einfache Festhaltemethode ohne reibende Materialbelastung bedeutet. Eine ähnliche Lagerung, bestehend aus einem Schwenkzapfen 204 mit einem sphärischen oberen Ende, einer Blattfeder 305 und einem Stützpfosten 306 wird dazu verwendet, den Support 361 für die optische Gruppe 340 auf der Grundplatte 209 zu halten. Ein rampenförmiger bzw. abgeschrägter Nockenkörper 265 bildet einen integralen Bestandteil des Supportelementes 261, vgl. Fig. 11. Der Nockenkörper 265 wird von einer in Axialrichtung bewegbaren Stellschraube 264 ergriffen, die den Stößel 64 der Schraublehre 12 der vorherigen Ausführungsformen (siehe Figuren 3 und 4) ersetzt. Die Stellschraube 264, vgl. Figuren 11 und 12, kann in die Oberseite 201 des Deckels 202 geschraubt werden. Eine Feder 266, die zwischen einem von der Grundplatte 215 abstehenden Zapfen 203 und einem am Support 261 befestigten weiteren Zapfen 207 (Fig. 11) verläuft, vervollständigt den Winkelverstellmechanismus für die optische Gruppe 240. Die Winkelverstellung arbeitet in derselben Weise, wie sie oben für die Figuren 3 und 4 beschrieben wurde. Für die optische Gruppe 340 wird ein abgeschrägter Nockenkörper 365, der Teil des Schwenksupportes 361 ist, durch eine in Vertikalrichtung verstellbare Schraube 364 ergriffen. Diese Anordnung bildet in Verbindung mit einer Feder 366 zwischen zwei Zapfen 303 und 307 die gleiche einfache, genaue und wirksame Einrichtung zum Verstellen der Winkelausrichtung der optischen Gruppe 340 zum Zwecke einer Änderung des Intensitätsverhältnisses ihrer Ausgangsstrahlen 331 und 332.
Die optische Gruppe 240 in Fig. 11 ist die gleiche, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist; sie enthält den winkelabhängigen Strahlteiler 241 und die Prisinen 242 und 244. Der gezeigte Teiler 241 ist ein Interferenzfilter, er kann jedoch auf eine Konstruktion mit zwei Prismen sein, wie in Fig. 2 gezeigt, oder ein handelsüblicher Dünnfilm-Strahlteilerwürfel. Ein auf dem Weg 213 einlaufender Eingangsstrahl aus einem Laser oder einer anderen geeigneten Quelle 214 wird in zwei Ausgangsstrahlen 231 und 232 aufgespalten, wie oben beschrieben. Das Intensitätsverhältnis der Strahlen 231 und 232 wird verstellt mittels der Stellschraube 264, die gegen den schrägen Nockenkörper 265 drückt, in Verbindung mit der Feder 266, um die Winkelorientierung der Gruppe 240 und insbesondere den Teller 241 innerhalb eines gegebenen begrenzten Stellbereichs relativ zum Eingangsstrahlweg 213 zu verstellen.
Die optische Gruppe 340 auf ihrem verstellbaren Support 341 ist ein Duplikat der Gruppe 240. Sie enthält den eingangsseitigen Strahlteiler 341, der ein handelsüblicher Strahlteilerwürfel, eine Konstruktion mit zwei Prismen wie der Teiler 41, 43 nach Fig. 2, ein Interferenzfilter oder irgendeine andere Einrichtung sein kann, welche die Intensität der beiden Ausgangsstrahlen in Ansprache auf Änderungen ihrer Ausrichtung bezüglich eines Eingangsstrahls ändert. In diesem Fall ist der auf den Teller 341 treffende Eingangsstrahl der zweite Ausgangsstrahl 232 aus der optischen Gruppe 240.
Die optische Gruppe 340 nach Fig. 11 enthält ferner ein Pentaprisma 344 und ein Rechtwinkelprisma 342; die Prismen 342 und 344 sind fest miteinander und mit dem Teller 341 auf einem justierbaren Support 361 ausgerichtet, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen (Figuren 2 und 10). Die Gruppe 340 ist auf dem Support 361 montiert; ein Schwenkzapfen 304 sitzt im Preßsitz im Support und ist drehbar in der Grundplatte 209 gelagert. Der Zapfen 304 hat ein sphärisches oberes Ende, das von einer L-förmigen Blattfeder 305 ergriffen wird, die durch eine Schraube 306 an der Grundplatte 209 befestigt ist. Ein erster Ausgangsstrahl 331 von der optischen Gruppe 340 wird direkt aus dem Teller 341 abgeleitet. Ein zweiter Ausgangsstrahl 332 wird vom Ausgangsprisma 342 projiziert. Wie oben wird das Intensitätsverhältnis zwischen den Strahlen 331 und 332 durch die Winkelausrichtung der Gruppe 340 bezüglich ihres Eingangsstrahls 332 bestimmt. Diese Ausrichtung wird nach Wunsch durch Benutzung der Schraube 364 und des Nockenkörpers 365 gemeinsam mit der Rückstellfeder 366 verstellt.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 10 und 11 sollten die Pentaprismen 244 und 344 spiegelnde Beschichtungen an den bestimmten Oberflächen haben, und alle Oberflächen, wo Licht an einer Glas/Luft-Grenzfläche eintritt oder austritt, sollten einen Antireflexbelag haben. Zwischen den zusammenkommenden Oberflächen der Prismen wird vorzugsweise ein indexanpassender Klebstoff verwendet.
Die Arbeitsweise der-optischen Gruppen 240 und 340 im Strahl teiler/Auskoppler 210 nach Fig. 11 ist so, wie es für die Fig. 10 beschrieben wurde, nur daß ein Eingangsstrahl auf dein Weg 213 von der Quelle 214 zweimal anstatt nur einmal aufgespalten wird. Somit erfolgt die erste Strahlteilung in der optischen Gruppe 240, basierend auf ihrer Winkelausrichtung gegenüber dem Eingangsstrahlweg 213. Dies legt die Aufteilung des verfügbaren Lichts zwischen den Strahlen 231 und 232 fest. In der optischen Gruppe 340 wird der Strahl 232 erneut in zwei Ausgangsstrahlen 331 und 332 aufgeteilt, wobei das Intensitätsverhältnis durch die Winkelorientierung der Gruppe 340 gegenüber ihrem Eingangsstrahl 232 bestimmt wird. Durch passende Verstellung der Ausrichtungen der optischen Gruppen 240 und 340 kann praktisch jedes gewünschte Intensitätsverhältnis zwischen den Ausgangsstrahlen 231, 331 und 332 eingestellt werden, mit nur minimalen Gesamtverlusten im Strahlteiler/Strahlauskoppler 210. Der Strahlteiler und - auskoppler ist im wesentlichen unempfindlich gegenüber den gewöhnlichen Vibrationen (z.B. hervorgerufen durch in der Nähe arbeitenden Maschinen, auf relativ elastischen Böden, vorbeilaufenden Personen oder Geräten usw.).
Der Rahmen 215 des Strahlteilers und -auskopplers 210 enthält zusätzlich zur Grundplatte 209 zwei vertikale Halteplatten 401 und 402 (Fig. 12). Die Platte 401 ist fest mit der Platte 209 verbunden, und die Platte 402 ist an einer Bodenplatte 403 befestigt und steht von dieser nach oben. Die Bodenplatte 403 kann auf einem Pult, einem Arbeitstisch oder irgendeiner anderen recht stabilen Oberfläche festgeschraubt oder anderweitig befestigt sein. Eine Vielzahl von kleinen Schrauben 404, die durch Schlitze 405 in der Platte 402 greifen und in die Platte 401 geschraubt sind, verbinden die Rahmenteile 401 und 402; die vertikale Position der Platte 401 und somit der Grundplatte 209 wird in einfacher Weise mittels zweier Höhenverstellschrauben 406 (Figuren 11 und 12) verstellt, die durch die Grundplatte 209 hindurchgeschraubt sind und am oberen Ende der vertikalen Platte 402 angreifen.
Der Eingangslichtstrahl tritt von der Quelle 214 durch eine kleine Öffnung 213' entlang einem Weg 213 in das Gehäuse 202 des Strahlteilers/Auskopplers 210 ein, vgl. Figuren 11 und 12. Die Öffnung 213' ist natürlich mit der externen Lichtquelle 214 ausgerichtet. Die Ausgangsstrahlen können durch irgendwelche oder alle Exemplare dreier Öffnungen 231', 331' oder 332' im Gehäuse 202 austreten. Die Positioniervorrichtungen 221, 321 und 328 (Fig. 11) werden dazu verwendet, die drei faseroptischen Lichtübertragungseleinente 218, 318 und 324 mit den aus den Öffnungen 232', 331' und 332' austretenden Ausgangsstrahlen auszurichten und zu positionieren.
Die Positioniervorrichtung 221 für das Lichtübertragungselement (Faseroptikkbel) 218 ist in den Figuren 11-13 dargestellt; diese Darstellung gilt stellvertretend auch für die anderen Positioniervorrichtungen 321 und 328 für die Faseroptikkabel 318 und 324. Die Positioniervorrichtung 321 weist ein Gehäuse 411 auf, vorzugsweise ein Metallgehäuse, das eine Kammer 412 (Fig. 13) umschließt, die auf einer Seite durch eine Platte 413 abgedeckt ist. In der Kammer 412 wird durch zwei Blattfedern 415 ein äußeres Tragelement 414 gehalten. Ein Ende einer jeden der Federn 415 ist am Tragelement 414 befestigt, und die anderen Enden der Federn sind am Gehäuse 411 befestigt, wodurch die Bewegung des Tragelementes 414 auf nur eine Ebene begrenzt wird.
Eine Spindel 416 mit einem Außengewinde großer Ganghöhe ist am Element 414 befestigt und steht in Richtung auf eine Endwand 417 des Gehäuses 411 vor. Das Außengewinde an der Spindel 416 greift in eine Gewindefassung 418 in einer weiteren Spindel 419, die ein Außengewinde geringerer Ganghöhe hat; die Spindel 419 ist durch eine mit Innengewinde versehene Öffnung 421 im Gehäuse 417 hindurchgeschraubt. An der Spindel 419 ist ein Stellknopf 422 für Verstellung in Richtung der X-Achse befestigt.
Ein inneres Tragelement 424 wird in der Kammer 412 durch zwei Blattfedern 425 gehalten, deren jede an einem Ende am inneren Tragelement 424 und mit dem anderen Ende an einem Arm 423 des äußeren Tragelementes 414 befestigt ist, wodurch die Bewegung des inneren Tragelementes 424 auf nur eine Ebene beschränkt wird. Die individuellen Bewegungen der Tragelemente 414 und 424 erfolgen in derselben Ebene und werden durch die Blattfedern 415 und 425 auf diese Ebene begrenzt, laufen aber um 90º zueinander versetzt. Jedoch bewegt die Bewegung des äußeren Tragelementes 414 auch das innere Tragelement 424 in derselben Ebene wegen der Verbindung des inneren Tragelementes 424 mit dem äußeren Tragelement 414. Eine Spindel mit einem Außengewinde großer Ganghöhe ist am inneren Tragelement 424 befestigt und greift in eine mit Innengewinde versehene Öffnung 431 im Block 414; die Öffnung 431 ist wesentlich größer als die Spindel 426. Die Öffnung 431 nimmt eine weitere größere Spindel 429 auf, die ein Außengewinde hat, welches auf das Gewinde der Öffnung paßt, das eine merklich kleinere Ganghöhe als das Gewinde der Spindel 426 hat. Die Spindel 429 hat eine mit Innengewinde versehene Fassung 428, in welche die Spindel 426 geschraubt ist. Ein Stellknopf 432 für Bewegung in Richtung der Y-Achse ist am äußeren Ende der Spindel 429 befestigt. Eine durch das Element 424 geführte Öffnung nimmt eine Kabelhalterhülse 434 auf, die eine Linse 435 für das Ausgangskabel 218 (siehe Fig. 13) umgibt, wie es ausführlicher weiter unten erläutert wird.
Der Aufbau der Positioniervorrichtung 221 enthält Höhenwinkel- und Seitenwinkel-Verstelleinrichtungen, um die von den Stellknöpfen 422 und 432 bewirkten Verstellungen in der X- und der Y-Achse zu ergänzen. Wie in den Figuren 11 und 12 gezeigt, ist ein vertikales Rahmenelement, das eine Platte 436 aufweist, fest an der Grundplatte befestigt und steht von dieser nach oben. Zwei Blattfedern, nämlich eine Horizontal-(Seitenwinkel- )Feder 437 und eine Vertikal-(Höhenwinkel-)Feder 438 sind an der unteren rechten Ecke der Platte 436 befestigt, wie in Fig. 12 zu erkennen; das freie Ende einer jeden der Federn 437 und 438 greift am Positioniervorrichtungs-Gehäuse 411 an und drückt dort nach außen. Diese Beziehung ist vielleicht besser dargestellt durch die entsprechenden Blattfedern 537 (Seitenwinkel) und 538 (Höhenwinkel), die an dem vertikalen Rahmenelement 536 für die Positioniervorrichtung 321 angeordnet sind und an deren Gehäuse 511 angreifen, vgl. Fig. 12.
Eine Spindel 441 mit einem Außengewinde großer Ganghöhe ist fest am vertikalen Rahmenelement 436 angeordnet und ragt in das Gehäuse 411 der Positioniervorrichtung 221 (Fig. 11). Eine Spindel größeren Durchmessers mit einem Außengewinde niedrigerer Ganghöhe ist in eine Öffnung 443 im Deckel 413 des Gehäuses 411 geschraubt, und am äußeren Ende der Spindel 442 ist ein Seitenwinkel-Stellknopf 444 befestigt. Das Gewinde großer Ganghöhe an der kleineren Spindel 441 wird in einer Gewindefassung in der größeren Spindel 442 aufgenommen, wie bei dem oben beschriebenen Verstellmechanismus für die X- und Y- Achsen, vgl. Figuren 11-13.
Die Höhenwinkel-Justiereinrichtung für die Positioniervorrichtung 221 ist im wesentlichen ein Duplikat des Seitenwinkel- Mechanismus. Eine Spindel 445 kleineren Durchmessers mit einem Außengewinde großer Ganghöhe ist am vertikalen Rahmenelement 436 befestigt und erstreckt sich in das Gehäuse der Positioniervorrichtung 421 und in ein axiales Gewindeloch in einer Spindel 446 größeren Durchmessers. Die Spindel 464 hat ein Außengewinde niedrigerer Ganghöhe, das in ein Gewindeloch 447 im Deckel 413 des Gehäuses 411 greift. Ein Höhenwinkel-Stellknopf 448 ist am äußeren Ende der Spindel 446 befestigt. Blattfedern 437 und 438 begrenzen effektiv die Seitenwinkel- und Höhenwinkel-Justierbewegungen der Positioniervorrichtung 221 auf eine vorbestimmte Seitenwinkel-Justierebene bzw. eine vorbestimmte Höhenwinkel-Justierebene.
Ein weiteres Element der Höhenwinkel- und Seitenwinkel- Justiermechanismen ist ein Pfosten bzw. eine Gewindestange 481 aus Nylon oder einem anderen leicht biegsamen Material, die fest an einem Ende der vertikalen Platte 436 befestigt ist, ungefähr an dem Punkt, wo auch die Blattfedern 437 und 438 befestigt sind. Das andere Ende der Stange 481 ist an dem Positioniervorrichtungs-Gehäuse 411 befestigt. Das Vorhandensein des Pfostens 481 bringt zusätzlich Stabilität und einen festen Drehpunkt für die beiden Höhenwinkel- und Seitenwinkel- Justiereinrichtungen. Der Ort des Pfostens 481 und die Befestigungspunkte für die Blattfedern 437 und 438 sollten so nahe wie möglich an der Achse der optischen Faser sein, um die Justierungen des Höhen- und des Seitenwinkels und die Justierungen in der X- und der Y-Achse am wenigsten schwierig zu machen.
In der Positioniervorrichtung 421 ist noch ein weiterer Justiermechanismus, nämlich für die Justierung in der Z-Achse. Wie oben erwähnt, läuft das Faseroptikkabel 218 in einer Hülse bzw. einem Halter 434 durch das Gehäuse 411 der Positioniervorrichtung. Eine Manschette 451, die sich durch den Deckel 413 nach außen erstreckt (Figuren 11, 13) und starr am inneren Tragelement 424 befestigt ist, nimmt den Halter 434 auf. Die Manschette 451 ist ein Mittel zur Ermöglichung eines äußeren Klemmpunktes für den Halter 434, sie gibt dem Halter 434 Stabilität und überträgt die kombinierten Bewegungen des inneren Tragelementes 424 und des äußeren Tragelementes 414 auf den Halter 434. Die Manschette 451 ermöglicht auch eine Drehung des Halters 434; der Halter 434 wird durch eine Feststellschraube 452 starr in der Manschette festgehalten. Der Halter 434 erstreckt sich außerdem in eine Öffnung 453 im Rahmenelement 436. Die Linse 435 am Ende des Faseroptikkabels 218 ist vorzugsweise unmittelbar jenseits der zum Optikgehäuse 202 weisenden Oberfläche des Rahmenelementes 436 positioniert. Der Halter 434 wird durch die Feststellschraube 452 in der Manschette 451 festgehalten; die Justierung in der Z-Achse, die nicht besonders kritisch ist, erfolgt mittels der Feststellschraube.
Die anderen Faseroptikkabel-Positioniervorrichtungen 321 und 328 haben, wie oben erwähnt, vorzugsweise die gleiche Konstruktion wie die Positioniervorrichtung 221. So enthält die Positioniervorrichtung 321 für das Faseroptikkabel 318 ein Hauptgehäuse 511 und ist auf einem vertikalen Rahmenelement 536 mittels der Federn 537 und 538 gehalten, zusammen mit einem Seitenwinkel-Justiermechanismus 541, 542, 544 und einem Höhenwinkel-Justiermechanismus 545, 546, 548. Die Justierung in der X-Achse erfolgt durch einen Stellknopf 522, der eine Spindel 518 betätigt; die Justierung in der Y-Achse erfolgt durch einen Stellknopf 532, der auf eine Spindel 529 wirkt. Die Justierung in der Z-Achse wird wie oben mittels einer Feststellschraube 552 an einer Manschette 551 realisiert, die eine Halterhülse 534 am Ende des Faseroptikkabels 318 umschließt. Die Positioniervorrichtung 328 weist in ähnlicher Weise ein Gehäuse 611 auf, das an einem vertikalen Rahmeneleinent 636 in der gleichen Weise befestigt ist, wie es für die Positioniervorrichtungen 221 und 321 beschrieben wurde. Die Positioniervorrichtung 328 hat einen X-Achsen-Stellknopf 622, einen Y-Achsen-Stellknopf 632, Seitenwinkel- und Höhenwinkel- Stellknöpfe 644 und 648 und eine Feststellschraube 652 in einer Manschette 651 für die Z-Achsen-Justierung.
In der Fig. 13 ist zu erkennen, daß die Gewindespindeln 416 und 419 in der dargestellten Konstruktion eine Differentialschrauben-Tandemanordnung bilden, worin eine praktisch rotatorische Bewegung des Knopf es 422 an der Spindel zu einer viel kleineren Axialbewegung der Spindel 416 und des Führungselementes/Tragblockes 414 führt, als es mit einer einfachen Stellschraube, die ein Außengewinde hat, der Fall wäre. Beispielsweise kann die größere oder Haupt-Justierspindel 419 einen Durchmesser von einem viertel Zoll und ein Außengewinde mit einer Ganghöhe von achtundzwanzig Gewindegängen pro Zoll haben, während das Gewinde der kleineren Zweitspindel 416 eine Ganghöhe von zweiunddreißig Gewindegängen/Zoll haben kann, bei einer Größe, die No. 6 wire gauge entspricht. Dies bringt eine beträchtliche mechanische Untersetzung; das heißt, bei diesen Beziehungen führt eine Axialbewegung von einem Zoll für den Knopf 422 zu einer Verschiebung des Führungselementes 414 (Fig. 13) von nur einem achtel Zoll. Die mechanische Untersetzung von 8:1 erlaubt eine genaue akurate Positionierung in der X-Achse. Alle anderen Differentialschrauben in der Positioniervorrichtung 221 und in den Positioniervorrichtungen 321 und 328 können dieselben Verhältnisse haben, womit in jedem dieser Fälle die gleiche mechanische Untersetzung und die gleiche Genauigkeit der Positionierung erreicht wird, mit dem zusätzlichen Vorteil einer praktisch vollständigen Duplikateigenschaft und Austauschbarkeit von Teilen.
Die Fig. 14 zeigt eine bevorzugte Konstruktion für das eingangsseitige oder empfangende Ende des Faseroptikkabels 218, eine Konstruktion, die auch für die Empfangsenden der Kabel 318 und 324 verwendet werden kann. Wie gezeigt, enthält das Empfangsende 718 des Kabels 218 (die eigentliche Optikfaser ist durch die Linie 719 dargestellt) die Kabelhalterhülse 434. Eine Beschreibung der Art und Weise, wie das Empfangsende 718 des Faseroptikkabels 218 zusammengebaut wird, ergibt die beste Beschreibung von dessen Konstruktion.
Am Anfang wird die optische Faser 719 in eine Endkapsel 721 eingesetzt, wobei ein Teil des Mantels 720 des Kabels 218 in die Endkapsel reicht. Die Endkapsel 721 ist ein Stück Kupferrohr mit einer sehr kleinen axialen Öffnung, um die Faser 719 aufzunehmen, und mit einer kleinen becherförinigen Vertiefung an demjenigen Ende der Kapsel, das dem Kabelmantel 720 abgewandt ist. Die becherförmige Vertiefung in der Kapsel 721 führt in ein kurzes verbreitertes Stück der axialen Öffnung. Eine Faserführung 722 wird über dem Ende der Faser 719 eingesetzt und in den vergrößerten Teil der axialen Öffnung in der Kapsel 721 eingepaßt. Die Führung 722 kann ein Längenstück eines Vorratsmaterials für Injektionsnadeln aus rostfreiem Stahl sein. Die Führung 722 ist um etwa 0,02 bis 0,03 Zoll in der becherförmigen Vertiefung im Ende der Kapsel 721 ausgenommen, die nun mit Epoxyharz 723 gefüllt wird. Der resultierende Aufbau wird dann erwärmt, um das Harz auszuhärten.
Nachdem das Epoxyharz 723 ausgehärtet ist, werden das Harz und das Ende der optischen Faser 719 eben geschliffen und poliert, senkrecht zur Achse der Faser 719 und 721. Das Harz sorgt für eine stabile Basis für die Faser für diesen Vorgang. Dann wird die Linse 435 mit dem frei liegenden polierten Ende der Faser 719 ausgerichtet, das ungefähr im Brennpunkt der Linse liegt. Wenn möglich, sollte die Linse für maximalen Wirkungsgrad so gewählt werden, daß sie ungefähr die gleiche numerische Apertur wie die Faser 719 hat. Wenn der Aufnehmer 718 am Ausgangsende für das Kabel 218 ist, führt eine solche numerische Apertur zu einem annähernd parallelen Ausgangsstrahl. Ein optisch anpassender Klebstoff wird dann in den Spalt zwischen dem Ende der Linse 435 und dem Ende der optischen Faser 719 gebracht, und die Linsenposition wird justiert, um eine genaue Fokussierung der Linse auf die optische Faser sicherzustellen. Der Brechungsindex des Klebstoffes 724 liegt vorzugsweise nahe dem Indexmittelwert von Faser 719 und Linse 435.
Bei festgehaltener Linse wird eine Messing- oder Aluminiumhülse 725 über die Linse 435 und die Endkapsel 721 geschoben und mit einem schnellhärtenden Epoxyharz 726 an Ort und Stelle festgelegt, welches die Kapsel 721, die Linse 435 und die optische Faser 719 relativ zueinander sicher festhält. Der anpassende Klebstoff 724 wird dann mittels Ultraviolettlicht ausgehärtet. Der resultierende Faser/Linsen-Aufbau wird dann mit einem zusätzlichen schnell aushärtenden Epoxyharz 726 beschichtet und in die äußere Hülse bzw. den Halter 434 eingesetzt. Eine Linsenende-Schutzhülse 727 wird dann in das Ende des Halters 434 gesetzt und mit dem schnell aushärtenden Harz 726 befestigt, und ein zylindrisches Mundstück aus elastischem Kunststoff wird auf das äußere Ende der Hülse 727 gesetzt.
Die Linse 435 ist vorzugsweise von einem Typ, der als "Indexgradientenlinse" bekannt ist; eine Stablinse dieses Typs kombiniert Brechung an ihren ebenen Endoberflächen mit kontinuierlicher Brechung innerhalb des Stabes. Bei der bevorzugten Konstruktion hat die Linse 435 eine Steigung von 0,25 oder etwas weniger bei der Wellenlänge des Lichtstrahls, der im Strahlteiler/Strahlauskoppler 210 verarbeitet wird. Die anderen Faseroptikkabel 318 und 324 sind ebenfalls init den in Fig. 14 gezeigten Linsen/Halter-Strukturen versehen.
Zur Beschreibung der Verstellung des Strahlteilers/Auskopplers 210 im Betrieb sei zunächst angenommen, daß die Laser- oder andere Lichtquelle 214 genau so mit der Einrichtung 210 ausgerichtet ist, daß der Lichtstrahl 213 in die Öffnung 213' in der Wand 202 des Gehäuses 201 (Figuren 11, 12) eintritt und auf den Strahlteiler 241 in der optischen Gruppe 240 trifft. Der Support werde gedreht, um einen wahrnehmbaren Ausgangsstrahl 231 durch die Öffnung 231' zu bekommen. An dieser Stelle wird die Positioniervorrichtung 221 justiert, um maximale Ausgangsleistung aus dem Lichtübertragungselement, dem Faseroptikkael 218, zu erhalten. Das Kabel 218 ist zuvor annähernd an die gewünschte Position längs der Z-Achse eingesetzt worden, wie oben beschrieben, wobei seine Achse maximaler Fortpflanzung mit der Polarisationsebene der Laserlichtquelle 214 ausgerichtet worden ist. Dies kann, gewöhnlich in recht begrenztem Umfang, Justierungen an irgendwelchen oder allen der folgenden Justiermechanismen erfordern: dem durch den Knopf 422 gesteuerten Mechanismus für die Ausrichtung in der X-Achse, dem durch den Knopf 432 gesteuerten Mechanismus für die Justierung in der Y-Achse, dem durch den Knopf 444 gesteuerten Seitenwinkel-Justiermechanismus und dem durch den Knopf 448 gesteuerten Höhenwinkel-Justiermechanismus. Wenn eine Korrektur in der Z-Achse oder in der Drehposition für notwendig befunden wird (gewöhnlich ist dies nicht der Fall), dann kann dies durch Verwendung der Feststellschraube 452 erfolgen.
Als nächstes kommt die Justierung der Positioniervorrichtung 321 für das Faseroptikkabel 318. Zu diesem Zweck werden die optischen Supporte 261 und 361 so eingestellt, daß ein gut wahrnehmbarer Ausgangsstrahl 331 durch die Öffnung 331' im Gehäuse 201 (Fig. 11) dringt und auf das Eingangsende der Linse im Ende des Kabelhalters für das empfangende Ende der optischen Faser 318 trifft. Unter Verwendung der Knöpfe 522, 532, 544 und 548 der Positioniervorrichtung 321 werden die Justierungen in der X-Achse, der Y-Achse, im Seitenwinkel und im Höhenwinkel vorgenommen, genauso wie mit der Positioniervorrichtung 221 und dem Kabel 218, um maximale Ausgangsleistung vom Faseroptikkabel 318 zu erhalten. Schließlich wird die Positioniervorrichtung 328 in der gleichen Weise unter Verwendung der zugehörigen Knöpfe 622, 632, 644 und 648 justiert.
Sobald die Übertragungselement-Positioniervorrichtungen 221, 321 und 328 in der beschriebenen Weise ausgerichtet worden sind, wobei es sich um einen Vorgang handelt, der gewöhnlich nur eine kurze Zeit erfordert, üblicherweise weniger als 30 Minuten, ist der Strahlteiler/Auskoppler 210 bereit zum Betrieb über eine lange Zeitspanne und für eine große Vielzahl unterschiedlichster Intensitätsverhältnisse für seine Ausgangsstrahlen 231, 331 und 332, ohne daß weitere Verstellungen der Positioniervorrichtungen erforderlich wären.
In der Einrichtung 210 wird praktisch jede beliebige Wertegruppe von Intensitätsverhältnissen leicht erzielt. So können die beiden Intensitätsverhältnis-Stelleinrichtungen, die aus den Optiksupporten 261 und 361 und den zugeordneten Nockenkörpern 265 und 365 und Schrauben 264 und 364 bestehen, in jeweils gewünschter Weise neu ausgerichtet werden, um Intensitätsverhältnisse für die Strahlen 231, 331 und 332 von z.B. 30:30:10, 25:25:50 zu erhalten, innerhalb der Grenzen der Fähigkeit der Strahlteilereinrichtungen 241 und 341 zum Durchlassen und Reflektieren von Licht. Ferner wird eine beliebige Veränderung des Intensitätsverhältnisses einfach durch Justierung der Ausrichtungen der Optiksupporte 261 und 361 bezüglich ihrer Eingangsstrahlen 213 und 232 bewirkt; keine andere Nachausrichtung oder Nachjustierung ist erforderlich.
In der Vorrichtung 210, Figuren 10-13, spielen die Positioniervorrichtungen 221, 321 und 328 eine wichtige Rolle hinsichtlich der Gesamtwirkungsweise des Strahlteilers/Auskopplers. Diese Vorrichtungen sorgen für eine tatsächliche Kraftausübung in beiden Bewegungsrichtungen für ihre vollständige Kombination der Justierungen in der X-Achse, der Y-Achse, im Höhenwinkel und im Seitenwinkel. Ihre Differentialschrauben-Stelleinrichtungen, deren jede eine wesentliche mechanische Untersetzung bringt, erlauben eine genaue Positionierung mit minimalem Kraftaufwand und minimaler Neigung zu Verrückungen infolge von Vibration oder gewöhnlichen Stoßeinflüssen. Die Federlagerungen für die Positioniervorrichtungen bringen für sie in wirkungsvoller Weise jeweils eine reibungsfreie Aufhängung.
Die in der Einrichtung 210 (Figuren 14 und 14A) verwendeten Faseroptikkabel-Einspannvorrichtungen und integralen Linsen sind ebenfalls sehr vorteilhaft. Die Einstellung in der Z- Achse ist nicht kritisch und dient nur zur Erleichterung der Ausrichtung hinsichtlich der X-Achse, der Y-Achse, des Höhenwinkels und des Seitenwinkels. Die wirklich kritische Z- Achsen-Ausrichtung, d.h. die Positionierung des polierten Eingangsendes der optischen Faser 719 gegenüber dem hinteren Brennpunkt der Linse 435, ist genau und permanent in der Hülse 434 festgelegt. Die Positionierung des empfangenden Endes der Faseroptik im Ausgangsstrahlweg wird leicht erreicht. Insgesamt bildet jede der erfindungsgemäßen Strahlteiler/Strahlauskoppler-Einrichtungen ein integriertes System zum Teilen eines Strahls in jedem gewünschten Intensitätsverhältnis, das kontinuierlich über einen weiten Bereich veränderbar ist. Indem sie dies erreichen, tragen die Strahlteileroptiken, die Faseroptik-Positioniervorrichtungen und die Faseroptik alle zum Endergebnis bei. Auch ist die große Unempfindlichkeit des Systems gegenüber äußeren Vibrations- und Stoßkräften bei seiner festen Orientierung für die Ausgangsstrahlen ein wichtiger Faktor seines Gesamtwertes.

Claims

1. Strahlteiler und -auskoppler (10) zum Teilen eines Eingangslichtstrahls (13A) in einen ersten und einen zweiten Ausgangslichtstrahl (31, 32) und zum Absenden dieser Ausgangslichtstrahlen durch ein erstes bzw. zweites Lichtübertragungselement (18, 24), enthaltend:

einen Rahmen (15);

einen Optiksupport (61), der drehbar am Rahmen (15) angeordnet ist;

ein am Optiksupport (61) befestigtes optisches Aufteilungselement (41, 43) zum teilweisen Durchlassen des einfallenden Lichtstrahls (13A) entlang einem ersten optischen Weg (13A7) und teilweisen Reflektieren des einfallenden Lichtstrahls entlang einem zweitem optischen Weg (13A2-13A6), wobei dieses Aufteilungselement (41, 43) so arrangiert ist, daß sich das Intensitätsverhältnis der entlang dem ersten Weg durchgelassenen und entlang dem zweiten Weg reflektierten Strahlen als Funktion des Einfallswinkels des Eingangsstrahls (13A) an diesem Element ändert;

eine Intensitätsverhältnis-Stelleinrichtung (12, 64, 65), die mit dein Rahmen (15) und dem Optiksupport (61) verbunden und eingerichtet ist, um den Optiksupport (61) innerhalb eines begrenzten Stellbereichs relativ zum Rahmen (15) zu drehen und dadurch den Einfallswinkel am Aufteilungselement (41, 43) zur Änderung des Intensitätsverhältnisses zwischen den Ausgangsstrahlen (31, 32) zu ändern;

eine erste und eine zweite Linse (16, 17) zum Fokussieren der entlang dem ersten bzw. dem zweiten Weg übertragenen Lichtstrahlen (13A7, 13A6),

gekennzeichnet durch:

ein Pentaprisma (44), das am Optiksupport (61) befestigt und so angeordnet ist, daß es den vom optischen Aufteilungselement reflektierten Lichtstrahl (13A2) empfängt;

ein Rechtwinkelprisma (42), das am Optiksupport (61) befestigt und so angeordnet ist, daß es den vom Pentaprisma (44) her empfangenen Lichtstrahl (13A4) reflektiert, und

eine erste und eine zweite Übertragungselement- Positioniervorrichtung (21, 28), deren jede am Rahmen (15) befestigt ist, um die empfangenden Teile des ersten und des zweiten Übertragungselementes (18, 24) bezüglich der fokussierten Lichtstrahlen im ersten bzw. zweiten Weg genau auszurichten,

wobei das Aufteilungselement (41, 43), das Pantaprisma (44) und das Rechtwinkelprisma (42) so angeordnet sind, daß der erste und der zweite Ausgangsstrahl (31, 32), die vom teilweise durchgelassenen bzw. teilweise reflektierten Lichtstrahl (13A7, 13A6) abgeleitet sind, annähernd in rechten Winkeln zueinander ausgerichtet sind, ungeachtet der Einstellungen des Optiksupportes (61) innerhalb des gegebenen begrenzten Stellbereichs.

2. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 1, worin das optische Aufteilungselement (41, 43) ein Strahlteilungswürfel ist.

3. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 1, worin das optische Aufteilungselement (41, 43) aus zwei Rechtwlnkelprisinen besteht, die mit ihren Hypotenusenflächen (45, 52) einander gegenüberliegend ausgerichtet sind.

4. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 1, worin:

das erste Übertragungselement (18; 218) ein erstes Faseroptikkabel aufweist, dessen ein Ende in der ersten Positioniervorrichtung (21; 221) im Weg des ersten Ausgangsstrahls (31; 231) gehalten ist, und

das zweite Übertragungselement (24) ein zweites Faseroptikkabel aufweist, dessen ein Ende in der zweiten Positioniervorrichtung (28) im Weg des zweiten Ausgangsstrahls (32) gehalten ist.

5. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 4, worin jede Positioniervorrichtung (21, 28; 221) gesonderte Einstellungen ermöglicht für:

die Ausrichtung in der X-Achse;

die Ausrichtung in der Y-Achse;

die Seitenwinkel-Ausrichtung;

die Höhenwinkel-Ausrichtung;

die Ausrichtung in der Z-Achse, und

die Drehwinkel-Ausrichtung.

6. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 5, worin:

jede Positioniervorrichtung (z.B. 221) an einem Ort am Rahmen (215) durch zwei winkelversetzte Blattfedern (437, 438) gehalten ist, die von diesem Ort um ungefähr 90º zueinander abstehen,

und die Blattfedern (437, 438) die Bewegungen der Seitenwinkel-Ausrichtung und der Höhenwinkel-Ausrichtung auf eine vorbestimmte Seitenwinkel-Ausrichtebene bzw. eine vorbestimmte Höhenwinkel-Ausrichtebene begrenzen.

7. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 5 oder 6, worin die Blattfedern (415, 425) in jeder Positioniervorrichtung die Bewegungen zur Ausrichtung in der X-Achse und in der Y-Achse auf Bewegungen in einer einzigen X-Y-Ebene begrenzen.

8. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 5, worin:

die Bewegungen zur Ausrichtung in der X- und der Y-Achse auf eine gemeinsame X-Y-Ebene begrenzt sind;

die Bewegungen zur Ausrichtung in der Z-Achse im Winkel von 90º gegenüber der X-Y-Ebene sind, und

die Drehwinkel-Ausrichtung auf die Z-Achse zentriert ist.

9. Strahlteiler und -auskoppler nach einem der Ansprüche 1-8, worin:

die erste und die zweite Blattfeder (415, 425) in jeder Positioniervorrichtung (z.B. 221) die Bewegungen der Ausrichtung in der X-Achse und der Y-Achse auf Bewegungen in einer einzigen X-Y-Ebene begrenzen;

jede Positioniereinrichtung (z.B. 221) an einem Ort am Rahmen (215) durch eine dritte und eine vierte Blattfeder (437, 438) gehalten ist, die winkelversetzt liegen und von dem besagten Ort um ungefähr 90º zueinander abstehen;

die dritte und die vierte Blattfeder (437, 438) die Bewegungen für die Seitenwlnkel-Ausrichtung und die Höhenwinkel-Ausrichtung auf eine vorbestimmte Seitenwinkel- Ausrichtebene bzw. eine vorbestiminte Höhenwinkel-Ausrichtebene begrenzen.

10. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 5, worin jede der vier erstgenannten Ausrichteinstellungen eine Stellvorrichtung mit Differentialschrauben-Tandemanordnung (z .B. 416, 419; 426, 429) aufweist.

11. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 10, worin alle Differentialschrauben-Tandemanordnungen (z.B. 416, 419; 426, 429) austauschbare Teile haben.

12. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 5, worin die X-, Y-, Höhenwinkel- und Seitenwinkel-Bewegungen alle durch Blattfedern (415, 425, 437, 438) gestützt und stabil gehalten werden.

13. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 4 oder 10, worin jedes Faseroptikkabel (z.B. 218) eine Indexgradientenlinse (435) aufweist, die im besagten Ende des Kabels angeordnet ist.

14. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 1, worin das Pentaprisma (44) eine erste und eine zweite Oberfläche (55, 56-) hat, die einen rechten Winkel miteinander bilden, wobei die erste Rechtwinkel-Oberfläche (550) des Pentaprismas quer im Weg des teilweise reflektierten Lichtstrahls liegt und die zweite Rechtwinkel-Oberfläche (56) des Pentaprismas an der ersten Rechtwinkel-Oberfläche (51) des Rechtwinkelprismas (42) anliegt, so daß der zweite Ausgangsstrahl (32) entlang einem Weg ausgekoppelt wird, der von der zweiten Rechtwinkel- Oberfläche (49) des Rechtwinkelprismas nach außen geht.

15. Strahlteiler und -auskoppler nach einem der Ansprüche 1-14, worin die Intensitätsverhältnis-Stellvorrichtung (12, 64, 65) den Optiksupport (61) um eine Achse (62) dreht, die sich an einem Punkt einer Verlängerung des Eingangsstrahlweges (13X) jenseits des optischen Aufteilungselementes (41, 43) befindet.

16. Strahlteiler und -auskoppler nach einem der Ansprüche 1-15, worin:

das erste Übertragungselement (18) ein erstes Faseroptikkabel ist, dessen ein Ende im Brennpunkt für die erste Linse (16), auf diese Linse blickend, angeordnet ist, und

das zweite Übertragungselement (24) ein zweites Faseroptlkkabel ist, dessen ein Ende im Brennpunkt für die zweite Linse (17), auf diese Linse blickend, angeordnet ist.

17. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 16, worin jedes Faseroptikkabel (z.B. 218) eine Indexgradientenlinse (435) aufweist, die, als die zugeordnete Linseneinrichtung, im Ende des Kabels angeordnet ist.

18. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 16, worin jedes Faseroptikkabel (z.B. 218) eine Linse (435) aufweist, die in einem schützenden Halter (434) in einem Ende des Kabels angeordnet ist, wobei dieses Ende des Kabels den empfangenden Teil des betreffenden Übertragungselementes (219) darstellt.

19. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 18, worin die Linse in jedem Übertragungselement eine Indexgradientenlinse (435) ist.

20. Strahlteiler und -auskoppler nach einem der Ansprüche 15-19, worin die Verhältnis-Stellvorrichtung ferner folgendes aufweist:

einen Schwenkzapfen (204), der am Optiksupport (261) befestigt ist und eine der Drehachse (262) entsprechende Achse hat und in eine Fassung im Rahmen (209, 215) greift und außerdem über den Support (261) vorsteht;

eine Blattfeder (205), die am Zapfen (204) angreift, um den Zapfen und den Support (261) ausgerichtet auf dem Rahmen (209, 215) zu halten;

und eine Stellschraube (206), welche die Blattfeder am Rahmen (209, 215) hält.

21. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 20, worin der Eingriff zwischen dem Schwenkzapfen (204) und der Blattfeder (205) auf eine Punktberührung begrenzt ist.

22. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 15, worin die Indensitätsverhältnis-Stellvorrichtung (12, 64, 65) ferner eine Stellschraube (64) aufweist, die sich auf einer schiefen Ebene (65) abstützt.

23. Strahlteiler und -auskoppler nach Anspruch 4 oder Anspruch 16 oder Ansprsuch 20, ferner enthaltend eine Einrichtung zum Demonstrieren von Interferenzerscheinungen, die folgendes aufweist:

zwei Blöcke (121, 122), die entlang zusammenpassender linearer Oberflächen (121A, 122A) aneinander gleitbar sind,

wobei jeder Block (121, 122) eine sich durch ihn hindurcherstreckende Ianggestreckte Aufnahmebohrung (123, 124) enthält, um das distale Ende (18B, 24B) der optischen Faser aus einem der Faseroptikkabel (18, 24) aufzunehmen, wobei diese Aufnahmebohrungen (123, 124) in einem spitzen Winkel von wesentlich kleiner als 45º gegenüber den zusammenpassenden Oberflächen (1221A, 122A) der Blöcke ausgerichtet sind,

und wobei die distalen Enden (18B, 24B) der optischen Fasern so gestaltet sind, daß sie entlang der zusammenpassenden Oberflächen (121A, 122A) der Blöcke (121, 122) in gegenseitigen Eingriff kommen, wobei die Spitze jeder optischen Faser am Ende der betreffenden Aufnahmebohrung (123, 124) freiliegt,

und wobei die frei liegenden Enden jeder optischen Faser geschlifen und poliert sind, um das austretende Licht in die Richtung parallel zu den zusammenpassenden Oberflächen (121A, 122A) der Blöcke (121, 122) zu brechen,

und wobei eine relative Gleitbewegung zwischen den beiden Blöcken (121, 122) wirksam zur Demonstration von Interferenzerscheinungen ist.