NL8304463A - OPTICAL COUPLING DEVICE WITH ROTATING COUPLING. - Google Patents

OPTICAL COUPLING DEVICE WITH ROTATING COUPLING. Download PDF

Info

Publication number
NL8304463A
NL8304463A NL8304463A NL8304463A NL8304463A NL 8304463 A NL8304463 A NL 8304463A NL 8304463 A NL8304463 A NL 8304463A NL 8304463 A NL8304463 A NL 8304463A NL 8304463 A NL8304463 A NL 8304463A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
axis
rotation
optical
beams
transfer
Prior art date
Application number
NL8304463A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Thomson Csf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Csf filed Critical Thomson Csf
Publication of NL8304463A publication Critical patent/NL8304463A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/36Mechanical coupling means
    • G02B6/3604Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

83A014 CZZJ'83A014 CZZJ '

Korte aanduiding: Optische koppelinrichting met draaiende koppeling.Short designation: Optical coupling device with rotating coupling.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een optische koppelinrichting met draaiende koppeling, die toestaat om optische overdracht te verkrijgen tussen stellen ontvang- en/of zendorganen die resp. zijn be-5 vestigd aan: een vast gestel en aan een gestel dat met een draaiende beweging ten opzichte van een as wordt aangedreven.The present invention relates to a rotating coupling optical coupling device which allows to obtain optical transmission between sets of receiving and / or transmitting means which respectively. are attached to: a fixed frame and a frame which is driven with a rotary movement relative to an axle.

Bij wijze van nietbeperkend voorbeeld kan worden verwezen naar de uitwisseling van gegevens tussen een centrale gegevensfcehandelingseenheid en randeenheden die verbonden zijn met een draaiende antenne van bepaalde 10 soorten van radar.By way of non-limiting example, reference may be made to the exchange of data between a central data processing unit and peripheral units connected to a rotating antenna of certain types of radar.

De uitwisselingen kunnen van de één- of tweerichtingssoort zijn en gebeuren, volgens de voorgestelde toepassing, langs een enkel kanaal eventueel door gebruikmaking van multiplex technieken, of daarentegen over verschillende afzonderlijke kanalen.The exchanges can be of one or two-way type and, according to the proposed application, take place along a single channel, optionally using multiplex techniques, or alternatively over several separate channels.

15 Behalve verbindingen langs optische weg kan een verbindingskanaal eventueel andere soorten van verbindingen verzekeren: b.v. de overdracht van elektrische kanalen via een coaxiaal kabel of een golfgeleider.In addition to optical connections, a connection channel may optionally ensure other types of connections: e.g. the transmission of electrical channels via a coaxial cable or a waveguide.

Tenslotte is het noodzakelijk om de aan het draaiende gestel bevestigde eenheden met elektrische energie te voeden. Deze voeding gebeurt 20 met behulp van kabels die over het algemeen sterke stromen transporteren die van het verbindingskanaal gebruik maken.Finally, it is necessary to supply the units attached to the rotating frame with electrical energy. This supply is done with the help of cables that generally carry strong currents using the connecting channel.

Het is daardoor nodig om collectors met draaiende ringen of soortgelijke inrichtingen aan te brengen voor het verzekeren van de elektrische continuïteit tussen de vaste en de draaiende delen.It is therefore necessary to provide rotating ring collectors or similar devices to ensure electrical continuity between the fixed and rotating parts.

25 Behalve andere voordelen die aan optische verbindingen eigen zijn, in het bijzonder het grote overdrachtsdebiet dat zij toestaan, rechtvaardigen de zojuist beschreven inrichtingen en karakteristieken de toevlucht tot dit soort van verbindingen, daar zij bovendien toestaan om grotendeels 83 0 4 4 6 3 ί 1 \ 83Α014 - 2 - te ontsnappen aan de onvermijdelijke parasitaire verschijnselen van elektromagnetische soort, b.v. die welke veroorzaakt worden door het "vonken of spatten" van collectors met draaiende ring.25 In addition to other advantages inherent in optical connections, in particular the high transfer rate they allow, the devices and characteristics just described justify resorting to this type of connection, since they furthermore allow to largely 83 0 4 4 6 3 ί 1 \ 83Α014 - 2 - Escape the inevitable parasitic phenomena of the electromagnetic type, eg those caused by "sparking or splashing" rotating ring collectors.

Meer in het bijzonder vinden deze optische verbindingen plaats met ί 5 behulp van optische vezels die met een draaiende koppeling onderling zijn gekoppeld. Over het algemeen omvat deze soort van inrichting twee doppen die ten opzichte van elkaar, om een as draaien, waarbij elke dop een optische vezel of een bundel optische vezels opsluit die met de einden tegen elkaar zijn geplaatst, welke vezels een voortplantingsas hebben die 10 aan hun te koppelen einden met de rotatieas samenvalt.More in particular, these optical connections are made with the aid of optical fibers which are mutually coupled with a rotating coupling. Generally, this type of device comprises two caps that rotate about one another relative to each other, each cap enclosing an optical fiber or a bundle of optical fibers placed end to end, the fibers having a propagation axis that is 10 their ends to be coupled coincide with the axis of rotation.

Deze inrichting is niet vrij van bezwaren. Het is in feite nodig om de uitrichting van de twee te koppelen vezels of vezelbundels met grote nauwkeurigheid te verzekeren, onafhankelijk van de relatieve standen van de twee doppen om de rotatieas. Het is in feite van overheersend belang om 15 een optische kwaliteitskoppeling te verzekeren teneinde de overdrachts-verliezen maximaal te beperken. Hieruit volgt, dat de graad van nauwkeurigheid in de vervaardigingstoleranties van de mechanische delen in de orde van grootte van de micrometer is, in het bijzonder voor de verbindingen van monomode optische vezels. De moeilijkheid wordt vergroot wanneer het 20 hier draaiende delen betreft, daar de begrippen slijtage en mechanische speling moeten worden ingevoerd om rekening te houden met de ontwikkeling van toleranties na verloop van tijd.This establishment is not free from objections. In fact, it is necessary to ensure the alignment of the two fibers or fiber bundles to be coupled with great precision, regardless of the relative positions of the two caps about the axis of rotation. In fact, it is of paramount importance to ensure optical quality coupling in order to minimize transmission losses. It follows that the degree of precision in the manufacturing tolerances of the mechanical parts is of the order of the micrometer, especially for the connections of monomode optical fibers. The difficulty increases when it comes to rotating parts here, as the concepts of wear and mechanical play have to be introduced to account for the development of tolerances over time.

Tenslotte kan het doelmatig zijn om het axiale gebied van het ver-bindingskanaal vrij te laten om juist het totstandkomen van de genoemde 25 andere soorten van verbindingen mogelijk te maken.Finally, it may be advantageous to leave the axial region of the connecting channel free to permit the establishment of said other types of connections.

De uitvinding stelt zich ten doel om aan deze behoeften te voldoen en verschaft een draaiende, optische koppelinrichting die de verbindingen van optische soort verzekert door middel van een of meer stralenbundels die evenwijdig zijn aan ringvormige secties welke het axiale gebied vrijlaten 30 voor andere gebruiken en een vergroting van de mechanische toleranties toestaan.The object of the invention is to meet these needs and to provide a rotating optical coupling device which ensures the connections of optical type by means of one or more beams which are parallel to annular sections which release the axial region 30 for other uses and a allow an increase in mechanical tolerances.

De uitvinding betreft daardoor een optische koppelinrichting voorzien van twee doppen die mechanisch zijn gekoppeld door een koppeling welke om een rotatieas draaibaar is, met het kenmerk, dat deze tenminste 35 omvat: - opto-elektronische middelen voor het opwekken van tenminste een overdrachtsbundel met evenwijdige stralen en met ringvormige doorsnede die zich voortplant volgens een as loodrecht op de rotatieas; - een eerste spiegelvlak dat aan een eerste dop is bevestigd en 8304463 < * t 83A014 - 3 - helt met een hoek van^/2 radialen welke in totaal tenminste één over-drachtsbundel opvangt en deze opnieuw uitzendt naar de tweede dop volgens een richting evenwijdig aan de voortplantingsas, zodanig dat de optische koppeling totstand wordt gebracht; 5 - een tweede spiegelvlak dat aan de tweede dop is bevestigd en heltThe invention therefore relates to an optical coupling device comprising two caps which are mechanically coupled by a coupling which is rotatable about an axis of rotation, characterized in that it comprises at least 35: - opto-electronic means for generating at least one parallel beam transmission beam and of annular cross-section that propagates along an axis perpendicular to the axis of rotation; - a first mirror face attached to a first cap and inclined by an angle of 1/2 radians receiving a total of at least one transmission beam and transmitting it again to the second cap in a direction parallel to the second cap 8304463 <* t 83A014 - 3 to the propagation axis such that the optical coupling is effected; 5 - a second mirror surface attached to the second cap and inclined

over een hoek van ^/4 radialen ten opzichte van de rotatieas welke Ithrough an angle of ^ / 4 radians with respect to the axis of rotation which I

deze bundel in zijn totaliteit opvangt en deze opnieuw uitzendt volgens een richting loodrecht op de rotatieas; - en opto-elektronische middelen voor het opvangen en detecteren 10 van deze bundel, en dat de draaiende koppeling een opening omvat die gecentreerd is op de rotatieas waarvan de minimum afmeting groter is dan de grootste buitendiameter van de opgewekte overdrachtsbundels.collects this beam in its entirety and retransmits it in a direction perpendicular to the axis of rotation; and optoelectronic means for receiving and detecting this beam, and that the rotary coupling comprises an opening centered on the axis of rotation whose minimum size is greater than the largest outer diameter of the generated transfer beams.

Andere eigenschappen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker 15 naar voren treden aan de hand van de onderstaande beschrijving ai de bijgaande figuren, waarin:Other features and advantages of the invention will become more apparent with reference to the description below in the accompanying figures, in which:

Fig.1 schematisch een eerste uitvoeringsvariant toont van een optische koppelinrichting met draaibare koppeling volgens de uitvinding.Fig. 1 schematically shows a first embodiment variant of an optical coupling device with rotatable coupling according to the invention.

Deze inrichting omvat twee doppen 1 en 2, die ten opzichte van 20 elkaar draaibaar zijn om een as Λ .Er zal eenvoudigheidshalve in het onderstaande willekeurig worden verondersteld, dat de dop 1 vast in de ruimte is, b.v. aan het gestel van een installatie is bevestigd.This device comprises two caps 1 and 2 which are rotatable relative to each other about an axis Λ. For the sake of simplicity, it will be assumed for the sake of simplicity below that the cap 1 is fixed in space, e.g. is attached to the frame of an installation.

De dop 2 is dan bevestigd aan een draaiend gestel, b.v. een draaiende antenne wanneer het een radarinstallatie betreft.The cap 2 is then attached to a rotating frame, e.g. a rotating antenna when it concerns a radar installation.

25 De twee doppen 1 en 2 zijn mechanisch op gebruikelijke wijze gekop peld met behulp van een draaiende koppeling 3 of een soortgelijk orgaan.The two caps 1 and 2 are mechanically coupled in the usual manner by means of a rotary coupling 3 or a similar member.

Deze inrichtingen zijn gemeenschappelijk voor het grootste deel van de inrichtingen met draaiende koppeling volgens de bekende stand van de techniek.These devices are common to most of the rotary coupling devices of the prior art.

30 Een van de hoofdkenmerken van de inrichting volgens de uitvinding is dat de overdracht langs optische weg tussen de twee doppen 1 en 2 gebeurt door middel van een bundel Ffc van evenwijdige stralen met ringvormige doorsnede waarvan de symmetrieas samenvalt met de rotatieas Λ .One of the main features of the device according to the invention is that the transmission by optical path between the two caps 1 and 2 takes place by means of a beam Ffc of parallel rays with an annular cross-section whose axis of symmetry coincides with the axis of rotation Λ.

De bundel heeft daardoor de vorm van een licht "buis" met een inwendige 35 straal en een uitwendige straal Re-The beam is therefore in the form of a light "tube" with an internal radius and an external radius.

Ter hoogte van de koppeling 3 is de enige voorwaarde die moet worden aangehouden dat hij is voorzien van een opening 30 welke gecentreerd is op de as A en afmetingen heeft die groter zijn dan de buitenmiddellijn van de ringvormige bundel RAt the coupling 3, the only condition to be considered is that it is provided with an opening 30 which is centered on the shaft A and has dimensions that are larger than the outer diameter of the annular beam R

83 0 4.4 6 383 0 4.4 6 3

* V* V

83A014 - 4 -83A014 - 4 -

De inrichting omvat eveneens, volgens een belangrijk kenmerk de vlakke spiegels en die resp. zijn aangebracht in de doppen 1 en 2 en hellen over een hoek gelijk aan TtY4 radialen ten opzichte van de rotatieas Δ , zodanig dat de overdrachtsbundel F wordt gebogen volgens 5 twee assen Λ ^ en Δ 2, die loodrecht staan op de as Δ .According to an important feature, the device also comprises the flat mirrors and those resp. are fitted in caps 1 and 2 and are inclined at an angle equal to TtY4 radians with respect to the axis of rotation Δ such that the transmission beam F is bent according to two axes Λ ^ and Δ 2, which are perpendicular to the axis Δ.

Qnuhet axiale gebied vrij te laten omvatten de spiegels volgens een doelmatige uitvoering van de uitvinding elk een middenopening 10 en 20.In order to leave the axial region free, the mirrors according to an effective embodiment of the invention each comprise a central opening 10 and 20.

De uitsteeksels aan de middenopeningen 10 en 20 op een vlak loodrecht op de as Δ moeten worden ingeschreven in een cirkel met een straal 10 die hoogstens gelijk is aan de straal R^. (¾) dezelfde wijze warden de afmetingen van de spiegels bepaald voor het opvangen van de totale bundel F^. Op praktische wijze zijn de spiegels bij voorkeur van een ringvormige constructie voorzien.The projections at the center openings 10 and 20 on a plane perpendicular to the axis Δ must be inscribed in a circle with a radius 10 which is at most equal to the radius R ^. (¾) in the same way, the dimensions of the mirrors were determined to receive the total beam F ^. In a practical manner, the mirrors are preferably provided with an annular construction.

Voor het voltooien van dit samenstel is het noodzakelijk om ten-15 minste ter hoogte vamde organen voor het uitzenden van lichtenergie, wanneer het één richtingsoverdracht betreft, een optisch element aan te brengen dat de opwekking toestaat van een bundel met evenwijdige stralen en ringvormige doorsnede uitgaande van de door de bron uitgezonden bundel.To complete this assembly, it is necessary to provide at least about light energy emitting means, in the case of one direction transfer, an optical element allowing the generation of a beam of parallel rays of annular cross-section outgoing of the beam emitted by the source.

Voor de bedoelde toepassingen van overdracht langs optische weg 20 worden over het algemeen laserbronnen toegepast, die hetzij een bundel met evenwijdige stralen van ringvormige doorsnede uit zenden, zoals het geval is van laserbronnen met gas, hetzij een divergerende bundel, zoals het geval is voor een laserbron met halfgeleider of voor het uitgangsvlak van een optische vezel. Deze optische elementen voor de omzetting van de bun-25 del zijn in fig.1 aangegeven met de verwijzingen 11 en 21.For the intended applications of optical transmission 20, laser sources are generally used, which emit either a beam of parallel rays of annular cross section, as is the case of gas laser sources, or a divergent beam, as is the case of a laser source with semiconductor or for the output surface of an optical fiber. These beam conversion optics are indicated in FIG. 1 by references 11 and 21.

Cm de gedachten vast te leggen wordt verondersteld, dat de optische verbinding van de één-richtingssoort is tussen een zendorgaan 12, dat in het vaste deel 1 van de installatie is aangebracht en een ontvangorgaan 22, in het beweegbare deel 2. Er wordt eveneens verondersteld, dat op 30 praktische wijze de tussenverbindingen met behulp van de optische vezels resp. f^ en f2 zijn uitgevoerd tussen enerzijds de zender 12 en het optische element 11 en, anderzijds de ontvanger 22 en het optische element 21.In order to capture the thoughts, it is assumed that the optical connection is of the one-way type between a transmitter 12, which is mounted in the fixed part 1 of the installation, and a receiver 22, in the movable part 2. It is also assumed that in practice the intermediate connections are made with the aid of the optical fibers resp. f1 and f2 are arranged between the transmitter 12 and the optical element 11 on the one hand and the receiver 22 and the optical element 21 on the other hand.

Bij het in fig.1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zijn de optische elementen 11 en 21 bestemd voor het omzetten van een bundel evenwijdige 35 stralen met ringvormige doorsnede in een bundel evenwijdige stralen met cirkelvormige doorsnede, of omgekeerd.In the exemplary embodiment shown in Fig. 1, the optical elements 11 and 21 are intended for converting a bundle of parallel rays of annular cross-section into a bundle of parallel rays of circular cross-section, or vice versa.

Op klassieke wijze is eveneens voorzien in het omzetten van de divergerende bundel aan de uitgang van de optische vezel f^ j_n een cilindrische bundel met behulp van een lens of een lenzenstelsel dat met L.Classically, provision is also made for converting the diverging beam at the output of the optical fiber f ^ j_n into a cylindrical beam using a lens or a lens system that is connected with L.

8 3 0 4 4 δ 3 • * * 83A014 - 5 - wordt aangeduid. Op dezelfde wijze is de cilindrische bundel aan de uitgang van het optische element 11 gefocusseerd op het ingangsvlak van de vezel f^ met behulp van een tweede lens of van een tweede lenzenstelsel dat met wordt aangeduid.8 3 0 4 4 δ 3 • * * 83A014 - 5 - is indicated. Likewise, the cylindrical beam at the output of the optical element 11 is focused on the input face of the fiber f ^ using a second lens or a second lens system indicated by.

5· Een vereenvoudigde uitvoering van de optische elementen 11 ai 21 zou bestaan uit een enkel diafragma met de straal R^ welke het middengebied afdekt van de cilindrische bundel. In de praktijk kan deze constructie niet warden toegepast, daar hij energieverliezen veroorzaakt die evenredig zijn met de verhouding van de af geschermde oppervlakken van de doorsneden en 10 door de bundel warden overgedragen. Bovendien is het noodzakelijk om een bundelvergroter aan te brengen, zodanig dat de invallende bundels een doorsnede hebben met een bui tendiameter gelijk aan 2 R^.A simplified embodiment of the optical elements 11a1 21 would consist of a single diaphragm with the radius R 1 covering the center region of the cylindrical beam. In practice, this construction cannot be used since it causes energy losses proportional to the ratio of the shielded areas of the cross-sections and transferred by the beam. In addition, it is necessary to provide a beam extender such that the incident beams have a cross section with an outer diameter equal to 2 R ^.

Een uitvoeringsvoorbeeld van een optisch omzetterelement van de bundel volgens een eerste benadering, welke binnen het kader van de uit-15 vinding geschikt kan zijl, is in fig.2 weergegeven. Het betreft hier een optisch element dat bekend staat onder de aanduiding van "axicon".An exemplary embodiment of an optical converter element of the beam according to a first approach, which may suitably be within the scope of the invention, is shown in FIG. This is an optical element known under the designation of "axicon".

Cm de gedachten vast te leggen wordt verondersteld, dat het hier het element betreft van fig.1, waarbij het element 21 identiek kan zijn.To capture the thoughts it is assumed that this is the element of FIG. 1, where the element 21 may be identical.

Het axicon 11 omvat een kegel 111 en een spiegel 110 gevormd door 20 een stuk met omwentelingssymmetrie waarvan de binnenwand 1100 weerkaatsend is voor de golflengte van de bundel die door de laserbron 12 wordt uitgezonden.The axicon 11 includes a cone 111 and a mirror 110 formed by a revolution symmetry piece whose inner wall 1100 reflects the wavelength of the beam emitted by the laser source 12.

De kegel 111 en de spiegel 110 vallen met hun omwentelingsassen samen met de as h, 1.The cone 111 and the mirror 110 coincide with their axis of rotation with the axis h, 1.

25 De hellingshoeken ten opzichte van de as A- 1 van de weerkaatsende oppervlakken, het binnenoppervlak 1100 van de afgeknot kegel vormige spiegel 110 en het oppervlak 1110 van de kegel 111 tegenover het oppervlak 1100, dienen zodanig te worden gekozen, dat na terugkaatsing en verdeling over het oppervlak 1110 en het opnieuw terugkaatsen op het oppervlak 1100, de 30 uittredende bundel Ft van het axicon 11 zich voortplant volgens een richting die in hoofdzaak evenwijdig is aan de as J\ 1.The angles of inclination relative to the axis A-1 of the reflective surfaces, the inner surface 1100 of the frusto-conical mirror 110 and the surface 1110 of the cone 111 opposite the surface 1100, should be chosen such that after reflection and distribution over the surface 1110 and bouncing back on the surface 1100, the exiting beam Ft of the axicon 11 propagates in a direction substantially parallel to the axis J \ 1.

De twee hellingshoeken kunnen b.v. gelijk worden gekozen aan 7Γ /4 radialen.The two angles of inclination can e.g. be chosen equal to 7 4/4 radians.

De afstand tussen de twee terugkaatsende oppervlakken bepaalt de 35 straal rekening hordende met de doorsnede van de invallende bundel F^.The distance between the two reflecting surfaces determines the beam, taking into account the cross section of the incident beam F ^.

De onderlinge samenstelling van de elementen die het axicon vormen kan op elke geschikte wijze worden verkregen.The mutual composition of the elements making up the axicon can be obtained in any suitable manner.

Fig. 3 tooote een eerste praktische uitvoeringsvariant. De kegel 111 is bevestigd aan de afgeknot kegelvormige spiegel 110 door middel van twee ^ 7: Λ /.Fig. 3 presented a first practical implementation variant. The cone 111 is attached to the truncated conical mirror 110 by means of two ^ 7: Λ /.

Λ VΛ Q

83A014 - 6 - i ' stangen 112 en 113 van geringe doorsnede die bij voorkeur diametraal tegenovergesteld zijn aan de top 0 en zijn uitgericht op een as Ar' loodrecht op de as A jl* 08 geringe doorsnede van de stangen 112 en 113 staat toe dat slechts één eveneens zeer geringe fractie wordt opgevangen van de 5 door de bundel F^ getransporteerde energie.83A014-6 - i 'small cross-section rods 112 and 113 which are preferably diametrically opposite to the top 0 and aligned on an axis Ar' perpendicular to the axis A jl * 08 small cross-section of the rods 112 and 113 allow only one also very small fraction of the energy transported by the bundle F 1 is collected.

Fig.4 toont in doorsnede een tweede mogelijke variant van de samenstelling van de elementen van het axicon 11. Da afgeknot kegelvormige spiegel 110 omvat, in het verlengde van zijn uitgangsvlak 1101, een ringvormige groef 1102 die bestemd is voor het opnemen van een blad 114 met 10 evenwijdige hoofdvlakken. Dit blad moet doorzichtig zijn voor de golflengte van de bundel die door de laserbron 12 wordt uitgezonden.Fig. 4 shows in cross section a second possible variant of the composition of the elements of the axicon 11. The frusto-conical mirror 110 comprises, in line with its exit plane 1101, an annular groove 1102 intended for receiving a blade 114 with 10 parallel major faces. This sheet must be transparent to the wavelength of the beam emitted by the laser source 12.

Voorts dient het blad ontspiegeld te worden aan deze twee hoofdvlakken.Furthermore, the top should be anti-reflective on these two main surfaces.

De kegel 111 wordt dan, zoals b.v. met behulp van schroefmiddelen 15 115, vastgezet in het midden van het blad 114, zodanig dat het punt 0 is uitgericht op de as A ^ koste van een geringe vergroting van de ingewikkeldheid bezit deze samenstelling het voordeel dat een nauwkeuriger bevestiging en centrering wordt toegestaan van de kegel 111, die op een vlakke basis rust en dat geen enkel gedeelte van de bundel wordt opgevan-20 gen, zoals dit het geval is bij de met betrekking tot fig.3 beschreven uitvoering, waarbij een fractie van de ringvormige bundel F wordt opgevangen door de stangen 112 en 113.The cone 111 is then, as e.g. with the aid of screw means 115, fixed in the center of the blade 114, such that the point 0 is aligned on the axis A ^ at the expense of a small increase in complexity, this composition has the advantage of allowing more precise fixing and centering of the cone 111, which rests on a flat base and that no part of the bundle is received, as is the case in the embodiment described with respect to fig. 3, whereby a fraction of the annular bundle F is collected through rods 112 and 113.

Er dient te worden opgemerkt, dat de invloed van het optische element 11 op de overdracht van lichtenergie niet van de overdrachtsrichting 25 afhangt. Wanneer het een één-richtingsoverdracht betreft, zoals in fig.1 is weergegeven, zal het element 21 een reciprook effect hebben en de invallende bundel Ft van een ringvormige doorsnede omzetten tot een cilindrische bundel F2 .It should be noted that the influence of the optical element 11 on the transfer of light energy does not depend on the transfer direction 25. When it is a one-way transfer, as shown in Figure 1, the element 21 will have a reciprocal effect and convert the incident beam Ft from an annular cross section to a cylindrical beam F2.

Wanneer het een twee-richtingsoverdracht betreft voert elk element, 30 11 of 21, de twee omzettingen uit.When it is a two-way transfer, each element, 11 or 21, performs the two conversions.

Er dient eveneens te worden opgemerkt, dat wanneer meiti twee optische omzettingselementen gebruikt, dit dan vier terugkaatsingen van de bundel veroorzaakt, twee in elk element, dit natuurlijk en voorts de terugkaatsingen op de vlakke spiegels en M2.It should also be noted that when using two optical conversion elements, it causes four reflections of the beam, two in each element, of course and furthermore the reflections on the flat mirrors and M2.

35 Een typische terugkaatsingscoëfficiënt kan worden gewaardeerd op omstreeks 0,95. Hieruit volgt, dat onder deze omstandigheden de terugkaatsingscoëfficiënt equivalent aan de twee elementen 11 en 21 gelijk is aan 0,8.A typical reflectance coefficient can be valued at about 0.95. It follows that under these conditions the reflection coefficient equivalent to the two elements 11 and 21 is 0.8.

Het is door gebruikmaking van andere technieken mogelijk om de 8304463 83A0I4 - 7 - terugkaatsingsverliezen te verminderen. 1It is possible to reduce the reflective losses by using other techniques 8304463 83A0I4 - 7. 1

Fig .5 toont in doorsnede een optisch omzettingselement 11' volgens IFig. 5 shows in cross section an optical conversion element 11 'according to I.

een tweede benadering, die toestaat om het energierendement te verbeteren. Ia second approach, which allows to improve energy efficiency. I

De configuratie blijft die van een axicon, maar dit wordt uitgevoerd in IThe configuration remains that of an axicon, but this is done in I.

5 de vorm van een monohlokprisma met totale terugkaatsingen. tiet betreft een I5 is the shape of a monohlock prism with total reflections. tit concerns an I.

blok van materiaal met lichtbrekend vermogen, dat enerzijds is ingeschre- Iblock of material with refractive power, registered on the one hand. I

ven tussen de twee evenwijdige vlakken die het ingangs en/of uitgangsvlak Ibetween the two parallel planes forming the input and / or output plane I.

116 en 117 vormen van het optische bundelom zetting selement 111 en ander- I116 and 117 form the optical beam conversion element 111 and others

zijds tussen de twee kegelvormige oppervlakken 1110 1 en afgeknot kegel- Iside between the two conical surfaces 1110 1 and truncated cone-I

10 vormige oppervlakken 11001, waarvan de omwentelingsassen sam si vallen met I10 shaped surfaces 11001, the axes of revolution of which coincide with I.

de as Deze twee oppervlakken vormen terugkaatsingsoppervlakken voor Ithe axis These two surfaces form reflection surfaces for I.

de lichtstralen en spelen de rol van terugkaatsingsoppervlakken 1110 en Ithe light rays and play the role of reflection surfaces 1110 and I.

1100 (fig.2 tot 4) met een terugkaatsingscoëfficiëntygelijk aan de eenheid. I1100 (Figures 2 to 4) with a reflectance coefficient similar to the unit. I

De verliezen ten gevolge van de parasitaire terugkaatsingen tegen de IThe losses due to the parasitic reflections against the I

15 ingangs en/of uitgangsvlakken 116 en 117 kunnen minimaal worden gehouden IInput and / or output surfaces 116 and 117 can be kept at a minimum

door een klassieke ontspiegelingsbehandeling uit te voeren. De terugkaat- Iby performing a classic anti-reflective treatment. The rebound I

singscoëfficiënt kan veel lager dan 1¾ worden gemaakt. Isings coefficient can be made much lower than 1¾. I

De inwendige straal van de ringvormige bundel Ft hangt slechts IThe internal radius of the annular beam Ft hangs only I.

af van de straal van het ingangsvlak 116 wanneer wordt verondersteld, dat Iaway from the radius of the input face 116 when I

20 het punt 0 van het kegel vormige oppervlak 1110’ te voorschijn komt in het j oppervlak 116, het ingangsoppervlak van de bundel in het weergegeven j20, the point 0 of the conical surface 1110 "emerges in the j surface 116, the input surface of the beam in the j shown

voorbeeld. Op meer algemene wijze hangt de straal slechts af van de Iexample. More generally, the radius depends only on the I.

bestaande afstand tussen de twee oppervlakken 1100' en 11101. Iexisting distance between the two surfaces 1100 'and 11101. I

De ixii ten straal van de bundel Ft hangt enerzijds af van de IThe radius of the beam Ft depends on the one hand on the I

25 straal van de cilindrische bundel en anderzijds van de afstand IRadius of the cylindrical beam and on the other side of the distance I.

tussen de twee terugkaatsende oppervlakken. Ibetween the two bouncing surfaces. I

Het is nog mogelijk om het ene of het andere van de twee ingangs- IIt is still possible to use one or the other of the two input I

en/of uitgangsvlakken te verlengen met een geli Jevormige dikte van het Iand / or extend exit surfaces with a uniform thickness of the I.

materiaal met lichtbrekend vermogen. Deze uitvoeringsvariant is weerge- Imaterial with refractive power. This embodiment variant is shown I

30 gevai in fig.5. De kegelvormige vlakken 1110' en 1100' van het monoblok-prisma 11' zijn verlengd door de "bladen" 118 ai 119 van het materiaal met lichtbrekend vermogen. Vanzelfsprekend dienen de nieuwe ingangs- en/of I30 in fig. 5. The conical surfaces 1110 'and 1100' of the monoblock prism 11 'are elongated by the "blades" 118 to 119 of the material having light refractive power. Naturally, the new entrance and / or I

uitgangsvlakken 116' ai 117' onderling evenwijdig en loodrecht op de as Ioutput surfaces 116 'ai 117' mutually parallel and perpendicular to the axis I.

Λ 1 te blijven. (¾) dezelfde wijze blijft het toppunt 0 van het kegel- IΛ 1 to stay. (¾) the same way remains the vertex 0 of the cone-I

35 vormige oppervlak 1110' gecentreerd op de as A ^.35 shaped surface 1110 'centered on the axis A ^.

Op typische wijze kunnen de elementen 12 en 22 (fig.1) voor het uitzenden en/of ontvangen van lichtenergie, voor het uitzenden, laser-dioden of elektroluminiscerende dioden omvatten, en voor het ontvangen _ fotodieden van de "PIN1-soort of fotodioden met lawine. Het is eveneens -T ' l'-·· C ' jTypically, elements 12 and 22 (FIG. 1) for emitting and / or receiving light energy, for emitting, may comprise laser diodes or electroluminescent diodes, and for receiving "PIN1" type photodies or photodiodes with avalanche It is also -T 'l'- ·· C' j

4 V4 V.

83A014 - 8 - bekend om een opto-elektronische component te gebruiken die in staat is tot afwisselende werking als zolder en als detector van lichtenergie van dezelfde golflengte. Deze component is bij voorkeur de halfgeleiderdiode beschreven in het octrooischrift FR-B-2 396 419. Dit octrooischrift 5 betreft een halfgeleiderdiode die, in de direkte richting gepolariseerd, licht uitzendt en die, in omgekeerde richting gepolariseerd, in staat is tot het detecteren van licht van dezelfde golflengte.83A014-8 - Known to use an optoelectronic component capable of alternating operation as an attic and as a detector of light energy of the same wavelength. This component is preferably the semiconductor diode described in patent FR-B-2 396 419. This patent 5 relates to a semiconductor diode which, in the polarized direction, emits light and which, when polarized in the reverse direction, is capable of detecting light of the same wavelength.

Een van de hoofdkenmerken van de inrichting volgens de uitvinding is het vrijlaten van het axiale gebied, d.w.z. een cilinder met een straal 10 gelijk aan . Dit kenmerk kan benut worden voor het door dit kanaal transportéren van elektrische signalen.One of the main features of the device according to the invention is the release of the axial region, i.e. a cylinder with a radius 10 equal to. This feature can be used to transport electrical signals through this channel.

Fig.7 toont een dergelijke constractie.Fig. 7 shows such a contraction.

In werkelijkheid vormen de delen 1 en 2 van de inrichting die met betreking tot fig.1 zijn beschreven slechts de doppen van een optische 15 koppeling, welke doppen b.v. resp. zijn bevestigd aan een vast gestel 4 en een beweegbaar gestel 5. Het spreekt vanzelf, dat de draaiende koppeling 3 slechts dient voor het verzekeren van de relatieve beweegbaarheid van de twee doppen 1 en 2. Het beweegbare gestel 5., b.v. de antennemast in een radar, wordt op geen enkele wijze ondersteund door de draaiende 20 koppeling 3, maar door elk geschikt middel (niet in fig.7 weergegeven).In reality, parts 1 and 2 of the device described with respect to FIG. 1 are only the caps of an optical coupling, which caps, e.g. resp. are fixed to a fixed frame 4 and a movable frame 5. It goes without saying that the rotating coupling 3 only serves to ensure the relative movability of the two caps 1 and 2. The movable frame 5., e.g. the antenna mast in a radar is not supported in any way by the rotating coupling 3, but by any suitable means (not shown in fig. 7).

Een constructievoorbeeld kan worden overgenomen binnen het raam van * de uitvinding en is beschreven in de Franse octrooiaanvrage FR-A-2 448 728.A construction example can be taken within the scope of the invention and is described in French patent application FR-A-2 448 728.

De elektrische signalen worden in het weergegeven voorbeeld getransporteerd door een coaxiaal kabel, die in twee delen en C2IS gesplitst 25 en die op de rotatie as Δ. is uitgericht.In the example shown, the electrical signals are transported by a coaxial cable, which is split into two parts and C2IS and which is on the rotation axis Δ. is aligned.

De koppeling tussen deze twee delen van de coaxiaalkabel wordt verzekerd door een bijkomende draaiende koppeling 6 die tussen de twee spiegels en is aangebracht, bij voorkeur in de ruimte 30 die is vrijgelaten ter hoogte van de draaiende koppeling 3. De coaxiaalkabel moet 2Q voldoende stijf zijn om elke overmatige buiging te vermijden, die het onderscheppen van de lichtflux van de bundel F zou kunnen veroorzaken, i.h.b. door de draaiende koppeling 6.The coupling between these two parts of the coaxial cable is ensured by an additional rotating coupling 6 which is arranged between the two mirrors and, preferably in the space 30 left at the height of the rotating coupling 3. The coaxial cable must be sufficiently rigid 2Q in order to avoid any excessive bending, which could cause the interception of the light flux of the beam F, in particular through the rotating coupling 6.

Middelen voor het spannen en vasthouden van de kabel 40 en 41 kunnen zijn aangebracht ter hoogte van de doorgangen door de wanden van de doppen 35 1 01 2*Means for tensioning and holding the cable 40 and 41 may be provided at the passages through the walls of the caps 35 1 01 2 *

Het uitzenden en het behandelen van elektrische signalen gebeurt buiten de doppen 1 en 2 met gebruikelijke middelen.The transmission and handling of electrical signals is done outside the caps 1 and 2 by conventional means.

Het kan hetzelfde zijn voor optische signalen, zoals in fig.7 is 8304463 * t 83A014 - 9 - weergegeven. In de in deze fig. weergegeven inrichting verlaten de optische vezels en f2 de doppen 1 en 2 om te worden gekoppeld aan niet-weergegeven middelen voor het uitzenden en/of ontvangen van lichtenergie.It may be the same for optical signals, as shown in Figure 7 8304463 * t 83A014-9. In the apparatus shown in this Figure, the optical fibers and f2 leave caps 1 and 2 to be coupled to means (not shown) for emitting and / or receiving light energy.

De coaxiaalkabel (C^, <Z^) kan door elk ander ver bindings type worden 5 vervangen, zoals b.v. een golfgeleider.The coaxial cable (C ^, <Z ^) can be replaced by any other connection type, such as e.g. a waveguide.

De inrichting volgens de uitvinding die zojuist is beschreven heeft daardoor de volgende voordelen: - de beschikbaarheid van de rotatieas; - de gemakkelijke aanpassing van de afmeting van de holle licht-10 cilinder die in lucht wordt overgedragen door eenvoudige veranderingen van de meetkundige afmetingen van de gebruikte optische elementen: lenzen en L·^, spiegels en en bundelomzetterelementen 11 en 21; - de vergroting van de mechanische toleranties ten opzichte van die welke behoren hij de optische draaiende koppelingen van de bekende 15 stand van de techniek, dit als gevolg van de vergroting van de diameter van de overgedragen optische bundel; - geringe energieverliezen, zelfs in de uitvoering die beschreven werd met betrekking töt fig.7.The device according to the invention which has just been described therefore has the following advantages: the availability of the rotation axis; the easy adjustment of the size of the hollow light-10 cylinder transferred in air by simple changes of the geometric dimensions of the optical elements used: lenses and L, mirrors and beam transducer elements 11 and 21; the increase in mechanical tolerances over those associated with the optical rotary couplings of the prior art, due to the increase in the diameter of the transmitted optical beam; - small energy losses, even in the embodiment described with respect to fig. 7.

Πη feite wordt in deze uitvoering de bundel Ffc met twee herhalingen 20 opgevangen door de delen en van de coaxiaalkabel.In fact, in this embodiment, the bundle Ffc with two repetitions 20 is received by the parts and the coaxial cable.

Fig.8 toont een doorsnede loodrecht op de as A ^ van de uitgaande bundel F van het omzetterelement van de bundel 11. Ben gedfeelte van de door de bundel Ft getransporteerde lichtenergie wordt door de kabel over een lengte d onderschept. Dit verschijnsel doet zich voor na terug- 25 kaatsing van de bundel Ft op de spiegel De onderschepte energie hangt af van de diameters van de kabels en C2, die men in het ander staande als gelijk zal veronderstellen, en van de verhouding die bestaat tussen de stralen R. en R .Fig. 8 shows a section perpendicular to the axis A ^ of the outgoing beam F of the transducer element of the beam 11. The portion of the light energy transported by the beam Ft is intercepted by the cable d. This phenomenon occurs after reflection of the beam Ft on the mirror. The energy intercepted depends on the diameters of the cables and C2, which will be assumed to be equal in the other, and on the ratio existing between the rays R. and R.

X oX o

Bet maximale overdrachtsverlies in db wordt gegeven door de formule 30 11 ^The maximum transfer loss in db is given by the formula 30 11 ^

PM = 10 log i-^-L-JPM = 10 log i - ^ - L-J

M ir <R 2 - R2)-2(R -R)d ei e 1 waarin d de gemeenschappelijke diameter is van de coaxiaalkabels en C^.M ir <R 2 - R2) -2 (R -R) d ei e 1 where d is the common diameter of the coaxial cables and C ^.

Wanneer men het schaduwvlak van de geleider en die van de geleider C2 laat samenvallen, vermindert het overdrachtsverlies zich tot: (R 2-Ri2 35 Ρ·„ . 10 log f-2=-*5—-1 „ - M (R 2-R,2)-(R-R.) d q — λ * , . t 1 ei * Λ N * - ï - «ft *' *-· - : » k/ 83A014 - 10 - • %When the shadow plane of the conductor and the conductor C2 is coincident, the transmission loss is reduced to: (R 2-Ri2 35 Ρ · ". 10 log f-2 = - * 5—-1" - M (R 2 -R, 2) - (RR.) Dq - λ *,. T 1 ei * Λ N * - ï - «ft * '* - · -:» k / 83A014 - 10 - •%

Bij wijze van voorbeeld zijn typische waarden: d = 2 cm, = 4 cm, R = 8 cm.By way of example, typical values are: d = 2 cm, = 4 cm, R = 8 cm.

e /» '>e / »'>

Cnder deze omstandigheden is PM"ψΖ 0,49 db en 0,24 db.Under these conditions PM "ψΖ 0.49 db and 0.24 db.

De proef resultaten bevestigen deze gegevens. Er is bovendien vast-5 gesteld, dat de zwevingen als gevolg van de draaiing van kleine amplitudes zijn en maar gering de optische overdracht beïnvloeden, vooral wanneer deze plaats vindt door lichtgolven die gecodeerd zijn in numerieke code of in frequentiemodulatie.The test results confirm this data. In addition, it has been found that the beatings due to the rotation are of small amplitudes and only slightly affect the optical transmission, especially when it occurs through light waves encoded in numerical code or in frequency modulation.

Tot nu toe werd impliciet beschouwd dat de inrichting volgens de 10 uitvinding de overdracht mogelijk maakte van een enkel informatiekanaal.Heretofore, it has been implicitly considered that the device according to the invention allowed the transfer of a single information channel.

De gebruikelijke technieken echter van het multiplexes in de tijd of in de frequentie door gebruikmaking van verschillende golflengten staan toe om twee of meer in het algemeen verschillende signalen gelijktijdig of achtereenvolgens te transporteren.However, the conventional techniques of time or frequency multiplexing using different wavelengths allow two or more generally different signals to be transported simultaneously or sequentially.

15 Het gebruik van verschillend gepolariseerde lichtgolven, b.v. twee golven met onderling loodrechte polarisatierichtingen, staat eveneens toe om een aantal verschillende signalen te transporteren. Twee stellen polarisator-analysator worden hiertoe gebruikt.The use of differently polarized light waves, e.g. two waves with mutually perpendicular polarization directions, also allows to transport a number of different signals. Two sets of polarizer analyzer are used for this.

De uitvinding staat echter eveneens toe, wat een bijkomend voordeel 20 is, om een aantal physiek verschillende overdrachtskanalen te vormei.However, the invention also allows, an additional advantage, to form a number of physically different transfer channels.

Een eerste voorbeeld van de koppelinrichting met draaiende meer-kanaalskoppeling is schematisch weergegeven in fig.9.A first example of the coupling device with rotating multi-channel coupling is schematically shown in Fig. 9.

Een eerste stel van twee spiegels en die over7T /4 raddalen ten opzichte van de rotatieas Δ hellen, staan de vorming toe van een 25 eerste optische overdrachtskanaal, door middel van de overdrachtsbundel R^ met stralen evenwijdig aan de ringvormige doorsnede, met de binnenstraal R^ en de buitenstraal R0^. De spiegels Mj^ en buigen de bundel over een hoek van 7Γ /2 radial en. De gebogen bundels planten zich voort volgens de assen A11 en A 21 loodrecht op de as A · Al deze 30 opstellingen zijn identiek aan die welke beschreven werden met betrekking tot de bundel en de spiegels ^ en M^, weergegeven in fig.1.A first set of two mirrors and inclining about 7T / 4 radially with respect to the axis of rotation Δ allow the formation of a first optical transmission channel, by means of the transmission beam R 1 with rays parallel to the annular cross section, with the inner radius R ^ and the outer radius R0 ^. The mirrors Mj ^ and bend the beam over an angle of 7Γ / 2 radial and. The curved beams propagate along axes A11 and A21 perpendicular to axis A. All these arrangements are identical to those described with respect to the beam and mirrors 1 and M 1 shown in Figure 1.

Een tweede optisch overdrachtskanaal wordt gevormd door gebruik van een tweede stel spiegels en M22 die eveneens over^/4 radialen hellen ten opzichte van de as Λ , zodanig dat een tweede overdrachtsbundel Ft2 35 wordt dubbelgevouwen, met evenwijdige stralen van ringvormige doorsnede, met de binnenstraal Ri2 en de buitenstraal R02. De dubbelgevouwen bundels planten zich voort volgens de assen A ^2 en A 22 loodrecht op de as A .A second optical transmission channel is formed using a second set of mirrors and M22 which also tilt about 1/4 radians with respect to the axis zodanig such that a second transmission beam Ft2 35 is folded in two, with parallel rays of annular cross section, with the inner radius Ri2 and the outer radius R02. The double-folded bundles propagate along axes A ^ 2 and A 22 perpendicular to axis A.

Twee stellen (niet in fig.9 weergegeven), bundelomzetters onderscheppen 8304453 83A014 - 11 - «* ft de gevouwen bundels op identieke wijze als beschreven met betrekking tot fig. 1. Organen voor het uit zenden en/of ontvangen van lichtenergie zijn eveneens aangebracht en zijn eenvoudigheidshalve niet weergegeven. Deze organen spelen eveneens een identieke rol aan die welke beschreven werd 5 met betrekking tot fig.1.Two sets (not shown in Fig. 9), beam converters intercept 8304453 83A014 - 11 - * * Folded beams identically as described with respect to Fig. 1. Light energy transmitting and / or receiving means are also provided and are not shown for simplicity. These members also play an identical role to that described with respect to Figure 1.

Opdat de inrichting op de juiste wijze werkt is het noodzakelijk, dat gelijktijdig de volgende voorwaarden worden voldaan: a/ κΛ< K12 b/ dat de afmetingen buiten de spiegels en geprojecteerd op 10 een vlak loodrechte op de as 4 kleiner zijn dan c/ dat de spiegels en enerzijds, en en anderzijds, zodanig langs de as Δ zijn opgesteld, dat slechts de voor hun bestemde overdrachtsbundel of wordt onderschept d/ dat de projecties van de middenopening en van de spiegels op een 15 vlak loodrecht op de as 4 : 101 en 201 voor de spiegels ML^ en M^, 102 en 202 voor de spiegels en M^, kleiner of gelijk moeten zijn aai resp. en R^-In order for the device to work correctly, it is necessary that the following conditions are simultaneously fulfilled: a / κΛ <K12 b / that the dimensions outside the mirrors and projected on 10 a plane perpendicular to the axis 4 are smaller than c / that the mirrors, on the one hand, and on the other hand, are arranged along the axis Δ such that only the transmission beam intended for them is intercepted or d / that the projections of the center opening and of the mirrors on a plane perpendicular to the axis 4: 101 and 201 for the mirrors ML ^ and M ^, 102 and 202 for the mirrors and M ^, must be smaller or equal to respectively. and R ^ -

Het aantal afzonderlijke kanalen is van zeifsprekend niet beperkt tot twee. Ih fig.9 is de voortplantingsrichting van de bundels op willekeurige 20 wijze aangegeven. De overdracht kan eveneens in twee richtingen zijn.The number of individual channels is, of course, not limited to two. In Fig. 9, the direction of propagation of the beams is indicated arbitrarily. The transfer can also be two-way.

Tenslotte kunnen de hierbovengenoemde inrichtingen van bekende soort, het multiplexen in tijd of in frequentie b.v., over een geheel of een gedeelte van de overdrachtskanalen worden toegepast.Finally, the above-mentioned devices of known type, multiplexing in time or in frequency, for example, can be used over all or part of the transmission channels.

De oriëntaties van de spiegels en ^ om de as A en daardoor 25 de relatieve hoekverschuivingen van de assen A H tot A 22 in een vlak loodrecht op de as A zijn op willekeurige wijze weergegeven en kunnen naar wens van de gebruiker worden gekozen.The orientations of the mirrors and about the axis A and thereby the relative angular shifts of the axes A H to A 22 in a plane perpendicular to the axis A are shown arbitrarily and can be selected as desired by the user.

De constructie van de inrichting die zojuist is beschreven staat een grote ontkoppeling toe van overdrachtskanalen en vermindert tot een mini-30 mum de gevaren van overspraak tussen deze kanalen. Deze constructie vereist echter het gebruik van twee stellen hellende spiegels. Het is mogelijk om aan deze eis te ontsnappen en de constructie toe te passen van fig.10. Dezelfde spiegels en identiek aan die welke zijn weergegeven in fig.1, dienen voor het dubbelvouwen van de verschillende over-35 drachtsbundels, eenvoudigheidshalve verminderd tot twee F^ en F^ bij het in fig.10 weergegeven voorbeeld.The construction of the device just described allows for large decoupling of transmission channels and minimizes the risk of crosstalk between these channels. However, this construction requires the use of two sets of inclined mirrors. It is possible to escape this requirement and apply the construction shown in fig. 10. The same mirrors, identical to those shown in FIG. 1, serve to double-fold the various transmission beams, reduced for simplicity to two F ^ and F ^ in the example shown in FIG. 10.

Evenals tevoren is het noodzakelijk, dat aan de voorwaarde Ri2 wordt voldaan, en dat de afmetingen van de middenopeningen 10 en 20 zodanig zijn, dat hun projecties op een vlak loodrecht op de as Λ kleiner of 8304463 \ 83A014 - 12 - gelijk zijn aan de straal F^.As before, it is necessary that the condition Ri2 is met, and that the dimensions of the center apertures 10 and 20 are such that their projections on a plane perpendicular to the axis Λ are smaller than or 8304463 \ 83A014-12 - radius F ^.

Onder deze omstandigheden zijn twee stel optische bundelomzettings-elementen 111 en 211 enerzijds, 112 en 212 anderzijds, in cascade opgesteld langs de resp. voortplantingsassen A1 en Δ 2 van de bundels en 5 F^ die zijn gevouwen door de spiegels en ML, - Deze assen zijn vanzelfsprekend evenals tevoren, loodrecht op de rotatieas Δ -Under these conditions, two sets of optical beam conversion elements 111 and 211 on the one hand, 112 and 212 on the other are cascaded along the resp. propagation axes A1 and Δ 2 of the beams and 5 F ^ folded by the mirrors and ML, - These axes are, of course, as before, perpendicular to the axis of rotation Δ -

De optische elementen 111, 112, 211 en 212 vormen de overdrachts-bundels en F^ van ringvormige doorsneden om in bundels F^, F^, ^l en F22 met cirkel vormige doorsnede of omgekeerd.The optical elements 111, 112, 211 and 212 convert the transfer beams and F F of annular cross-sections into beams F,, F ^, l1 and F22 of circular cross-section or vice versa.

10 Deze laatstgenoemden kunnen evenals tevoren worden opgewekt en/of opgevangen met behulp van focusseringslenzen L^, L^,» ^ ^22' samenwerkend met de optische vezels i F^, F^, F2^ en F22 die zijn gekoppeld met (niet weergegeven) zend- en/of detectieorganen van licht energie.The latter can be generated and / or received as before using focusing lenses L ^, L ^, »^ ^ 22 'cooperating with the optical fibers i F ^, F ^, F2 ^ and F22 coupled with (not shown ) transmitting and / or detecting means of light energy.

15 Een bijkomende voorwaarde waaraan moet worden voldaan is, dat de totale buitenafmetingen van de bundelomzetterelementen 111 en 211 die samenwerken met de overdrachtsbundel F.. van de kleinste doorsnede kleiner tl zijn dan de binnendiameter (2 R^) van de overdrachtsbundel Ft2 zodat deze niet wordt opgevangen.An additional condition that must be met is that the overall outer dimensions of the beam converter elements 111 and 211 which cooperate with the transmission beam F .. of the smallest cross section be less than t1 than the inner diameter (2 R ^) of the transmission beam Ft2 so that it does not is collected.

20 Onder deze omstandigheden wordt een zeer klein gedeelte van de energie van deze laatstgenoemde bundel, na terugkaatsing op de spiegels en M2 opgevangen, enerzijds door de optische vezels f^ en f2^ wat verwaarloosbaar is, en anderzijds door de bevestigingsmiddelen van de optische bundelomzettingselementen 111 ai 211 aan de doppen 1 en 2 (fig.1 25 en 7). Deze bevestigingsmiddelen 1110 en 2110 kunnen worden gevormd door dunne stangen, die zodanig in de ruimte kunnen zijn aangebracht, dat zij samenvallen met de schaduwvlakken van een eventueel middenver-bindingskanaal (fig.7: - C2). Men kan ook nog bevestigingsmiddelen gebruiken die doorzichtig zijn voor de gebruikte golflengten, welke 30 bevestigingsmiddelen een ontspiegelingsbehandeling hebben verkregen.Under these conditions, a very small part of the energy of this latter beam, after reflection on the mirrors and M2, is collected, on the one hand by the optical fibers f ^ and f2 ^, which is negligible, and on the other hand by the fasteners of the optical beam conversion elements 111 ai 211 on caps 1 and 2 (fig. 1 25 and 7). These fasteners 1110 and 2110 can be formed by thin rods, which can be arranged in space such that they coincide with the shadow surfaces of an optional central connecting channel (fig. 7: C2). It is also possible to use fasteners which are transparent to the wavelengths used, which fasteners have obtained an anti-reflective treatment.

De uitvinding is niet beperkt tot de enkele, bij wijze van toelichting hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Alle varianten die binnen het bereik van de vakman liggen vallen binnen het kader van de uitvinding. Zo kunnen in het bijzender combinaties worden gemaakt van verschillende 35 constructies van de meerkanaalskoppelinrichting.The invention is not limited to the few exemplary embodiments described here. All variants that are within the scope of the skilled person are within the scope of the invention. For example, combinations of different constructions of the multichannel coupling device can be made in the accessory station.

' i > ll ·< - - — 1.:'i> ll <- - - 1 .:

Claims (11)

1. Optische koppelinrichting voorzien van twee doppen (1, 2) die mechanisch zijn gekoppeld door een koppeling (3) welke draaibaar is om een rotatieas (Λ) met het kenmerk dat deze tenminste omvat: - opto-elektronische middelen (12, f^, Lp 11) voor het opwekken 5 van tenminste een overdrachtsbundel (Ft) met evenwijdige stralen en met ringvormige doorsnede die zich voortplant volgens een as (Λ ^) loodrecht op de rotatieas (Δ); - een eerste vlakke spiegel (M^) die bevestigd is aan een eerste dop (1) ei helt over een hoek van ‘fr /2 radial en en die in totaal ten- 10 minste een overdrachtsbundel (F^) opvangt en deze opnieuw overdraagt naar de tweede dop (2) volgens een richting evenwijdig aan de voortplantingas (A ), zodanig dat de optische koppeling tot stand wordt gebracht; I - een tweede vlakke spiegel (H^) die bevestigd is aan de tweede dop (2) en helt over een hoek van 7Γ/4 radialen ten opzichte van de 15 rotatieas (A)/ welke deze bundel (F^) totaal opvangt en hem opnieuw overdraagt volgens een richting (^) loodrecht op de rotatieas (Λ ); - opto-elektronische middelen (21, Lp f2, 22) voor het opvangen en detecteren van deze bundel (F^); en dat de draaiende koppeling (3) is voorzien van een opening (30) 20 die op de rotatieas (A) is gecentreerd, van welke opening de minimale afmeting groter is dan de grootste buitendiameter (2 R^) van de opgewekte overdrachtsbundels (Ft).Optical coupling device comprising two caps (1, 2) which are mechanically coupled by a coupling (3) rotatable about an axis of rotation (Λ), characterized in that it comprises at least: - opto-electronic means (12, f ^ Lp 11) for generating at least one parallel beam and annular cross-section transfer beam (Ft) which propagates along an axis (Λ ^) perpendicular to the axis of rotation (Δ); - a first flat mirror (M ^) which is attached to a first cap (1) egg inclines by an angle of 'fr / 2 radial and which collects at least one transmission beam (F ^) in total and retransmits it to the second cap (2) in a direction parallel to the propagation axis (A) such that the optical coupling is effected; I - a second flat mirror (H ^) attached to the second cap (2) and inclined at an angle of 7Γ / 4 radians from the 15 axis of rotation (A) / which totally captures this beam (F ^) and retransmits it in a direction (^) perpendicular to the axis of rotation (Λ); optoelectronic means (21, Lp f2, 22) for receiving and detecting this beam (F ^); and that the rotary coupling (3) is provided with an opening (30) 20 centered on the axis of rotation (A), the opening of which has the minimum dimension greater than the largest outer diameter (2 R ^) of the generated transfer beams (Ft ). 2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hellende spiegels (M^, ) opening en (10, 20) omvatten die gecentreerd zijn op de 25 rotatieas (A), waarvan de maximale afmetingen geprojecteerd op een vlak loodrecht op deze as (A) kleiner of gelijk zijn dan de kleinste binnen- | diameter (2 R^} van de opgewekte overdrachtsbundels (Ffc).Device according to claim 1, characterized in that the inclined mirrors (M ^,) comprise opening and (10, 20) centered on the axis of rotation (A), the maximum dimensions of which are projected on a plane perpendicular to this axis (A) less than or equal to the smallest inner | diameter (2 R ^} of the generated transfer beams (Ffc). 3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat deze bovendien is voorzien van een kanaal (C^, C,) voor de overdracht van elektri- 30 sche signalen voorzien van een draaiende koppeling (6) die op de rotatieas (A) is gecentreerd en dat de doorsnede van dit kanaal een maximale afmeting heeft kleiner dan de kleinste binnendiameter (2 R^) van de opgewekte overdrachtsbundels (Ft).3. Device according to claim 2, characterized in that it furthermore comprises a channel (C1, C1) for the transmission of electrical signals comprising a rotary coupling (6) mounted on the axis of rotation (A). is centered and that the cross section of this channel has a maximum dimension smaller than the smallest inner diameter (2 R ^) of the generated transfer beams (Ft). 4. Inrichting.’volgens een of meer van de conclusies 1 tot 3, met 35 het kenmerk, dat de opto-elektronische middelen voor het opwekken en opvangen van de overdrachtsbundels (F^) optische bundelomzettingselementen (11, 21) omvatten die op reciproke wijze een bundel (F^, F2) van . 3304463 / ·« 83A014 -ΜΙ evenwijdige stralen met cirkel vormige doorsnede die zich voortplant volgens een as loodrecht op de rotatieas (Δ) omvormen tot een bundel (F^) van evenwijdige stralen met ringvormige doorsnede die zich volgens dezelfde as (λvoortplant.Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the optoelectronic means for generating and receiving the transfer beams (F 1) comprise optical beam conversion elements (11, 21) way a beam (F ^, F2) of. 3304463 / · «83A014 -ΜΙ Transforming parallel beams of circular cross section propagating along an axis perpendicular to the axis of rotation (Δ) into a bundle (F ^) of parallel beams of annular cross section traveling along the same axis (λ). 5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de optische bundelomzettingselementen (11, 21) elk zijn gevormd door een axicon dat een kegel (111) met terugkaatsende binnenwand (1110) omvatten waarvan de omwentelingsas samenvalt met de bundelvoortplantingsas (Δ ^), en een spiegel (110) een afgeknot kegelvormige holte met terugkaatsende wand 10 (1100) omvat, waarvan de omwentelirigsas samenvalt met de voortplantingsas (Δ]_), eni dat de terugkaatsingsoppervlakken (1100, 1110) met deze as(4 ^) een hoek vormen gelijk aanTf /4 radialen.Device according to claim 4, characterized in that the optical beam conversion elements (11, 21) are each formed by an axicon comprising a cone (111) with a reflecting inner wall (1110) whose axis of rotation coincides with the beam propagation axis (Δ ^) and a mirror (110) comprises a frusto-conical cavity with reflective wall (1100), the revolution axis of which coincides with the propagation axis (Δ] _), and i that the reflection surfaces (1100, 1110) with this axis (4 ^) angle shapes equal to TF / 4 radians. 6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de optische bundelomzettingselementen worden gevormd door prisma's met totale terug- 15 kaatsingen, die de vorm hebben van bladen met evenwijdige. vlakken(116,117) uit materiaal met lichtbrekend vermogen, dat een holte met conische wand (1110 1) omvat waarvan de omwentelingsas samenvalt met de bundelvoortplantingsas (^i) en aan de omtrek worden begrensd door een afgeknot kegelvormige wand waarvan de omwentelingsas eveneens samenvalt met de 20 bundelvoortplantingsas (Δ^), en dat de wanden (1100', 1110') oppervlakken met totale terugkaatsing zijn voor de stralen die zich binnen het materiaal met brekend vermogen voortplanten en hellen over een hoek gelijk aan/^/4 radialen ten opzichte van deze as (Δ -^).6. Device according to claim 4, characterized in that the optical beam conversion elements are formed by prisms with total reflections, which are in the form of parallel blades. surfaces (116,117) of light-refracting material, comprising a conical-wall cavity (1110 1) whose axis of revolution coincides with the beam propagation axis (^ i) and is circumferentially bounded by a frusto-conical wall whose axis of rotation also coincides with the 20 beam propagation axis (Δ ^), and that the walls (1100 ', 1110') are surfaces with total reflection for the rays propagating within the material with refractive power and slanting at an angle equal to / ^ / 4 radians with respect to this axis (Δ - ^). 7. inrichting volgens een of meer van de conclusies 4 tot 6, met 25 het kenmerk, dat de opto-elektronische middelen voor het opwekken en opvangen van de bundel optische vezels (f 1, f2) omvatten die gekoppeld zijn met de bundels (F^, F2) van evenwijdige stralen met cirkel vormige doorsneden door middel van focusseringslenzen (L^, L^).7. Device according to one or more of claims 4 to 6, characterized in that the opto-electronic means for generating and collecting the bundle comprise optical fibers (f 1, f2) coupled to the bundles (F ^, F2) of parallel rays with circular cross-sections by means of focusing lenses (L ^, L ^). 8. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1 tot 7, met 30 het kenmerk,dat deze tenminste een eerste (f^, Hl, 211, L^, f^j en een tweede (f^2, L^2, 112, 212, L22, f22) stel opto-elektronische middelen omvat voor het opwekken en opvangen van bundels met evenwijdige stralen met ringvormige doorsnede, zodanig dat de twee doppen (1, 2) worden gekoppeld met behulp van tenminste twee, concentrische overdrachts-35 bundels (F^), Ffc2), en dat de inwendige (R^, R^) en uitwendige (Rg^ Re2) stralen van de ringvormige doorsneden van de overdrachtsbundels zodanig zijn bepaald, dat deze ringvormige doorsneden geen enkel gemeenschappelijk gedeelte hébben. O - Λ : - * I 83A014 - 15 -8. Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that it comprises at least one first (f ^, H1, 211, L ^, f ^ j and a second (f ^ 2, L ^ 2, 112, 212, L22, f22) comprises an optoelectronic means for generating and receiving parallel beam beams of annular cross section such that the two caps (1, 2) are coupled using at least two concentric transfer 35 beams (F ^), Ffc2), and that the internal (R ^, R ^) and external (Rg ^ Re2) radii of the annular cross-sections of the transfer beams are determined such that these annular cross-sections do not have any common parts. O - Λ: - * I 83A014 - 15 - 9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat deze is I voorzien van een enkel stel van twee spiegels (M^, ) die hellen over I een hoek gelijk aan 7Γ/4 radialen, die elk het totaal van de overdrachts- 1 bundels (, F^) opvangen en deze dubbelvouwen volgens de richtingen I 5 (^1'^2} loodrecht op de rotatieas (^ ). I9. Device according to claim 8, characterized in that it is provided with a single set of two mirrors (M ^,) inclined over I at an angle equal to 7Γ / 4 radians, each of which represents the total of the transmission 1 collect bundles (, F ^) and fold them in half according to directions I 5 (^ 1 '^ 2} perpendicular to the axis of rotation (^). I 10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat deze ver- I schillende stellen van twee spiegels (M^ - 01 I dat elk stel spiegels een overdrachtsbundel (F^, F^) opvangt en deze I dubbelvouwt volgens de richtingen (Δ-^ - &2ΐ'> Ay^ ~ A22 ^ l°°<^recht I 10 zijn op de rotatieas (Λ)- IDevice according to claim 8, characterized in that it comprises different sets of two mirrors (M ^ - 01 I), each set of mirrors receiving a transfer beam (F ^, F ^) and folding it I according to the directions (Δ - ^ - & 2ΐ '> Ay ^ ~ A22 ^ l ° ° <^ straight I 10 are on the axis of rotation (Λ) - I 11. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1 tot 10, I met het kenmerk, dat de optische koppeling van de tweerichting soort is, waarbij elke dop (1,2) is voorzien van opto-elektronische middelen die de I gelijktijdige functies verzekeren van het opwekken en het opvangen van I 15 tenminste een overdrachtsfcundel (Ffc). I 5304463Device according to one or more of claims 1 to 10, I, characterized in that the optical coupling is of the two-way type, each cap (1,2) being provided with opto-electronic means ensuring the simultaneous functions of generating and collecting I15 at least one transfer bundle (Ffc). I 5304463
NL8304463A 1982-12-28 1983-12-28 OPTICAL COUPLING DEVICE WITH ROTATING COUPLING. NL8304463A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8221861 1982-12-28
FR8221861A FR2569861B1 (en) 1982-12-28 1982-12-28 OPTICAL COUPLING DEVICE WITH ROTATING JOINT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8304463A true NL8304463A (en) 1986-01-02

Family

ID=9280552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8304463A NL8304463A (en) 1982-12-28 1983-12-28 OPTICAL COUPLING DEVICE WITH ROTATING COUPLING.

Country Status (5)

Country Link
DE (1) DE3346342A1 (en)
FR (1) FR2569861B1 (en)
GB (1) GB2163617B (en)
IT (2) IT8354041V0 (en)
NL (1) NL8304463A (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4900117A (en) * 1989-02-21 1990-02-13 Chen Linus T Rotary optical coupler utilizing cylindrical ringshaped mirrors and method of making same
DE102004042500B4 (en) * 2004-08-31 2010-04-29 Jenoptik Laser, Optik, Systeme Gmbh Device for optical data transmission between a stationary and a movable component
EP1890168A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-20 Leica Geosystems AG Laserscanner
FR2924234B1 (en) * 2007-11-23 2010-02-26 Thales Sa VERY HIGH QUALITY CHANNEL FOR MULTIPURPOSE OPTICAL ROTATING JOINTS.
JP4787292B2 (en) * 2008-06-16 2011-10-05 富士フイルム株式会社 Omni-directional imaging device
BR112020017566A2 (en) * 2018-03-22 2020-12-22 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A SYSTEM WITH AT LEAST ONE FIRST AND SECOND MOBILE PARTS
US20240168236A1 (en) * 2022-11-22 2024-05-23 Northrop Grumman Systems Corporation Rotary joint system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2396419A1 (en) * 1977-06-27 1979-01-26 Thomson Csf DIODE CAPABLE OF OPERATING AS EMITTER AND LIGHT DETECTOR OF THE SAME WAVELENGTH ALTERNATIVELY
DE3007483A1 (en) * 1980-02-28 1981-09-03 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt TURNING COUPLING FOR LIGHTWAVE GUIDE
GB2091899B (en) * 1980-12-16 1984-04-18 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd Rotary joints for optical fibres

Also Published As

Publication number Publication date
IT1160139B (en) 1987-03-04
IT8354041V0 (en) 1983-12-14
IT8368300A0 (en) 1983-12-14
DE3346342A1 (en) 1986-06-12
FR2569861B1 (en) 1990-01-26
GB2163617B (en) 1986-12-03
DE3346342C2 (en) 1993-02-25
GB2163617A (en) 1986-02-26
FR2569861A1 (en) 1986-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4213677A (en) Light coupling and branching device using light focusing transmission body
US4519670A (en) Light-rotation coupling for a plurality of channels
JP2000180671A5 (en)
US6337935B1 (en) Dispersed image inverting optical wavelength multiplexer
US8582936B2 (en) Separating and combining single-mode and multimode optical beams
JP2011191647A (en) Optical component
CN110118960A (en) Laser radar
CN111708133A (en) Device and method for coupling single-mode optical fiber by laser with large divergence angle
US8773646B2 (en) Fiber optic scanner
US6965713B2 (en) Optical beam generating and shaping device
CN107728130A (en) Multi-channel wide Amplitude Composition aperture laser imaging radar receive-transmit system
US6369925B1 (en) Beam combiner
NL8304463A (en) OPTICAL COUPLING DEVICE WITH ROTATING COUPLING.
KR102205382B1 (en) Method for extracting optical energy from an optical beam
JPH06235847A (en) Device and method for reflecting optical coupling of optical fiber
CN102495466A (en) Multichannel optical quick tunable filter
JPS6315846Y2 (en)
JP2009122146A (en) Beam converter and light-receiving device
WO2019109772A1 (en) Light-scattering confocal excitation and collection system
JP2010009048A (en) Micro-optics photonic band gap fiber coupler
KR0170329B1 (en) Optical wavelength division multiplexer for optical communication
US6215573B1 (en) Receiver for an optical communications system, filter device, and method for operating such a system
JP2858488B2 (en) Light source
RU2264691C2 (en) Open optical communication system
CN213122366U (en) Large divergence angle laser coupling single mode fiber device

Legal Events

Date Code Title Description
BV The patent application has lapsed