NL8320402A

NL8320402A - Draaiende optische schakelaar.

Info

Publication number: NL8320402A
Application number: NL8320402A
Authority: NL
Original assignee: Mumzhiu Alexander M
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1985-03-01
Also published as: DE3390476T1; GB8429198D0; WO1984003951A1; GB2146455B; GB2146455A; US4470662A

Description

83 2 O 4 O 2 834006 Ke/ki

Draaiende optische schakelaar Terrein van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op optische schakelinrichtingen, en meer in het bijzonder op draaiende optische schakelaars die worden gebruikt om optische vezels te koppelen voor overbrenging van optische 5 signalen in twee richtingen.

Achtergrond van de uitvinding

Met toenemend gebruik van optische vezels heeft zich een behoefte ontwikkeld aan een betrouwbare, goedkope optische schakelaar die in staat is een enkele optische vezel afwisselend te koppelen met elk van een aan-10 tal andere optische vezels. Optische schakelaars volgens de bekende techniek hadden typisch een zeer beperkt aantal schakelstanden, zoals blijkt uit de tweestanden schakelaar van US octrooischriften nrs 4 223 217 en 4 239 331, of ze vereisten ingewikkelde en dure optische elementen en een nauwkeurige gerichtheid van de onderdelen zoals in US octrooischrift 13 4 304 460.

Samenvatting van de uitvinding

Ik heb een draaiende optische schakelaar ontwikkeld die het mogelijk maakt dat een eerste optische vezel afwisselend optisch wordt gekoppeld met elk van een reeks tweede optische vezels die aangebracht zijn om de 20 draaias. Licht uit het einde van de eerste optische vezel wordt gecolli-meerd tot in een baan die zich radiaal uitstrekt ten opzichte van de draaias. Licht uit de eerste optische baan wordt afgebogen naar een baan evenwijdig aan de draaias door een eerste lichtafbuigingsmiddel. Een dergelijke axiale lichtbaan strekt zich uit tussen het eerste lichtafbui-25 gingsmiddel en een tweede lichtafbuigingsmiddel dat het licht afbuigt tot in een tweede radiale lichtbaan. Een dergelijke tweede radiale lichtbaan wordt alternatief met de tweede optische vezels gekoppeld door de draaiing van de tweede lichtafbuigingsmiddelen en de tweede radiale baan ten opzichte van de tweede optische vezels. Wanneer de tweede radiale lichtbaan 30 gericht komt te liggen ten opzichte van elk van de tweede optische vezels, wordt de tweede optische vezel met de eerste optische vezel gekoppeld om optische signalen in twee richtingen over te brengen. Er is een lens geplaatst nabij elk van de tweede optische vezels om het licht uit de tweede radiale baan te focusseren op de optische vezel en het door de optische 35 vezel uitgezonden licht de collimeren in de tweede radiale baan.

De term "licht" wordt in de beschrijving en de conclusies in gegeneraliseerde betekenis gebruikt en is niet slechts beperkt tot het zicht- 8320402 -2- bare spectrum. De term "licht" wordt gedefinieerd als electromagnetische straling van alle frequenties met inbegrip van, maar niet beperkt tot het infrarode, het zichtbare en het ultraviolette gebied, welke frequenties opgewekt kunnen worden door elk aantal middelen zoals een gloeilamp, een 5 lichtemitterende diode of een laser.

Korte beschrijving van de tekeningen

Fig. 1 is een zij-aanzicht, gedeeltelijk doorgesneden, van de draaiende optische schakelaar;

Fig. 2 toont objectief een tweede optisch element; en 10 Fig. 3 toont objectief de draaiende tweede lichtafbuigingsmiddelen die aan de as zijn bevestigd.

Korte beschrijving van voorkeursuitvoerinq

Verwijzend naar de tekeningen heeft de draaiende optische schakelaar vier hoofdonderdelen: een eerste lichtafbuigingsmiddel; een tweede 15 lichtafbuigingsmiddel; een eerste optisch element; en een tweede optisch element. Het in de uitvoering in fig. 1 gebruikte eerste lichtafbuigings-element is een schuinstaande spiegel 10 die licht afbuigt tussen een eerste radiale lichtbaan 12 en de axiale lichtbaan 14. De eerste radiale lichtbaan 12 strekt zich uit tussen het eerste optisch element 16 en 20 spiegel 10. Het eerste optisch element 16 wordt gevormd door een eerste optische vezel 18 en een lens 20 die het door de optische vezel uitgezonden licht collimeert in de eerste radiale lichtbaan 12. Als andere mogelijkheid zal de lens 20 het in de tegengestelde richting volgens de eerste radiale lichtbaan 12 lopende licht focusseren op het einde van de 25 eerste optische vezel 18. De axiale lichtbaan 14 strekt zich uit tussen spiegel 10 en het tweede lichtafbuigingsmiddel dat bestaat uit een prisma 22 in de in fig. 1 en 3 weergegeven voorkeursuitvoering. Prisma 22 is bevestigd aan as 24 zodat het daarmee draaibaar is. Prisma 22 buigt licht van de axiale baan 14, die evenwijdig is aan as 24, af naar een radiale 30 lichtbaan 26, hier aangeduid als de tweede radiale lichtbaan. Er is een aantal tweede optische elementen 28 met onderlinge afstand langs de omtrek om as 24 aangebracht, zodat de tweede radiale lichtbaan 26 ook ge richt kan liggen ten opzichte van elk van die optische elementen 28 wanneer as 24 en prisma 22 worden verdraaid. Elk van de tweede optische ele-35 menten 28 wordt, zoals weergegeven in fig. 1 en 3, gevormd door huis 30 dat lens 32 draagt, die licht uit de tweede radiale baan 26 focusseert op het einde van een tweede optische vezel 34. De eerste optische vezel 18 kan daardoor optisch worden gekoppeld met elk van de tweede optische ve- 8320402 -3- zels 34 door verdraaiing van as 12 waarddoor de tweede radiale lichtbaan in het verlengde komt te liggen van elk van de tweede optische elementen 28. Terwijl as 24 en de tweede radiale lichtbaan 26 draaien, blijft prisma 22 optisch gekoppeld met de axiale lichtbaan 14, die op zijn beurt 3 optisch gekoppeld is met de eerste radiale lichtbaan 12. Evenals in het geval van lens 20, kan lens 32 ook licht van het einde van optische vezel 34 collimeren tot in baan 26 wanneer dat gewenst mocht worden.

Zoals weergegeven in de voorkeursuitvoering in fig. 1 is de draaiende optische schakelaar in het algemeen ingesloten in huis 36. Knop 38 is be-10 vestigd aan een einde van as 24, ter vergemakkelijking van het met de hand verdraaien van de as 24 en prisma 22. Terwijl in de tekeningen alleen knop 38 weergegeven is voor het verdraaien van de as, kan een electrons tor or ander middel worden gebruikt om de as te verdraaien vanaf een af-standsbedieningspunt. As 24 wordt gedragen op legers 14 en loopt door 13 prisma 22 in spiegel 10, waardoor een positieve onderlinge gerichtheid van deze twee lichtafbuigende middelen in de axiale baan wordt zekerge-steld. Een mechanisch arreteerorgaan 42 is bevestigd getekend aan het andere einde van as 24 zodat een middel wordt gevormd om het prisma in de juiste oriëntatie te houden ten opzichte van elk van de tweede optische 20 elementen 28. Tweede optische elementen 28 zijn instelbaar verschuifbaar aangebracht op drager 44. Optische vezels 34 worden op hun plaats gehouden door schot 46 om zeker te stellen dat ze niet in de tweede radiale lichtbaan 26 terechtkomen.

Fig. 3 is een vergrote voorstelling van prisma 22 dat dient als 25 draaibaar middel voor het afbuigen van het licht. Dit prisma is een element dat gevormd is als rechthoekige driehoek met drie vlakken: vlak 48 dat loodrecht staat op de as 24 bevindt zich in de axiale lichtbaan 14, vlak 40 dat onder 45° schuin staat dient als reflecterend oppervlak en vlak 52 dat evenwijdig is aan de as, bevindt zich in de tweede radiale 30 lichtbaan 26. Terwijl deze drie vlakken zijn weergegeven als platte oppervlakken, kan in elk van deze vlakken een lens worden gevormd zodat een middel ontstaat om het licht in de tweede radiale lichtbaan 26 te focus-seren, met als gevolg dat het convergeert op het eerste optische element 28. Verder kan, terwijl fig. 1 en 3 het vlak 50 onder 45° schuin laten 35 zien, met als gevolg dat een radiale baan 16 in hoofdzaak loodrecht staat op het vlak, als andere mogelijkheid het vlak 50 een hoek maken van meer of minder dan 45°, met als gevolg dat de lichtbaan 26 radiaal loopt onder een andere hoek dan 90° ten opzichte van as 24. Terwijl fig. 1 en 3 een draaibaar lichtafbuigingsmiddel tonen als recht-driehoekig prisma 26 8320402 I 1 -4- kunnen anders gevormde prisma's worden gebruikt, of kan als andere mogelijkheid een reflecterend spiegeloppervlak worden gebruikt als lichtaf-buigingsmiddel. De eerste radiale lichtbaan 12 kan ook onder een andere hoek dan 90° staan ten opzichte van as 24.

5 Het vezeloptische verbindingsorgaan 54 is in het huis 30 weergege ven zodat een gemakkelijke manier ontstaat om de uitvinding te bevestigen aan een meervezelkabel. Een aantal verbindingsorganen van dit type is in de handel verkrijgbaar en is zo ontworpen dat verbindingselementen slechts in een enkele oriëntatie zullen passen. De kabel kan dan worden 10 verbonden met een op afstand gelegen bron van licht en lichtwaarnemings-middelen.Deze uitvinding kan ook worden gebruikt om een schakelfunctie te vervullen in explosieve omgevingen waar een electrische inrichting een gevaar voor de veiligheid zou zijn. De vezeloptische kabel zou kunnen worden verbonden met een electrische inrichting buiten het explosieve 15 gebied.

8320402

Claims

1. Optische schakelaar, omvattend: een eerste middel om licht af te buigen van een eerste radiale baan naar een axiale baan; een draaibaar tweede middel voor het afbuigen van licht dat langs 5 die axiale baan loopt naar een tweede radiale lichtbaan, dat het licht in de eerste en in de tweede radiale baan optisch gekoppeld is, waarbij de tweede radiale lichtbaan zich verplaatst naar aanleiding van de verdraaiing van het draaibare tweede afbuigingsmiddel; een eerste optisch element om optisch te worden gekoppeld met de 10 eerste radiale lichtbaan; en een tweede optisch element dat zo aangebracht is ten opzichte van het tweede afbuigingsmiddel dat het daartussen relatief draaibaar is en een optische koppeling vormt met de tweede radiale lichtbaan om optische signalen over te brengen tussen het eerste en het tweede optische element.

2. Optische schakelaar volgens conclusie 1, waarin het tweede lichtaf- buigingsmiddel draaibaar is om een as die evenwijdig is aan de axiale lichtbaan.

3. Optische schakelaar volgens conclusie 1, gekenmerkt door een draaibare as die het tweede lichtafbuigingsmiddel draagt, waarbij de as zich 20 uitstrekt door en draaibaar is ten opzichte van het eerste lichtafbuigingsmiddel, waardoor het licht dat tussen die afbuigingsmiddelen loopt in een kolom loopt coaxiaal met die as.

4. Optische schakelaar volgens conclusie 2, waarin van de eerste en tweede radiale baan er tenminste één in hoofdzaak loodrecht is op de 25 hartlijn van de as.

5. Optische schakelaar volgens conclusie 2, waarin de eerste en tweede radiale baan beide in hoofdzaak loodrecht staan op de hartlijn van de as.

6. Optische schakelaar volgens conclusie 5, waarin het tweede lichtafbuigingsmiddel gevormd wordt door een prisma. 1 8320402

7. Optische schakelaar volgens conclusie 6, waarin het prisma de vorm heeft van een rechthoekige driehoek, waarvan een vlak loodrecht staat op de axiale lichtbaan en een ander vlak loodrecht staat op de radiale lichtbaan.

8. Optische schakelaar volgens conclusie 6, waarin het tweede licht- • I -6- afbuigingsmiddel wordt gevormd door een spiegel.

9. Optische schakelaar volgens conclusie 5, waarin het tweede optische element wordt gevormd door een lens en een optische vezel die gericht ligt in de tweede radiale lichtbaan met de lens die gefocusseerd is op het 5 einde van de optische vezel.

10. Optische schakelaar volgens conclusie 9, waarin het eerste optische element wordt gevormd door een lens en een optische vezel die gericht ligt in de eerste radiale lichtbaan met de lens die gefocusseerd is op het einde van de optische vezels.

11. Optische schakelaar volgens conclusie 9, waarin het tweede lichtaf- buigingsmiddel wordt gevormd door een prisma.

12. Optische schakelaar volgens conclusie 11, waarin het prisma voorzien is van een lens die gevormd is in een vlak zodat licht wordt gefocusseerd op het eerste optische element.

13. Optische schakelaar volgens conclusie 3, waarin er een aantal eerste optische elementen is, die elk onafhankelijk kunnen worden gekoppeld met het tweede optische element, door verdraaiing van het tweede lichtafbuigingsmiddel om de tweede radiale baan ten opzichte daarvan te richten.

14. Optische schakelaar volgens conclusie 13, verder voorzien van arreteermiddelen om de as vast te houden, waarbij afwisselend elk van de tweede optische elementen gericht wordt gehouden ten opzichte van de tweede radiale lichtbaan.

15. Optische schakelaar volgens conclusie 13, verder voorzien van 25 middelen om de as te verdraaien.

16. Optische schakelaar volgens conclusie 15, waarin de middelen voor het verdraaien van de as worden gevormd’door een electromotor. 1 8320402 Optische schakelaar, omvattend: een spiegel om licht af te buigen van een eerste radiale baan naar 30 een axiale baan; een draaibaar prisma voor het afbuigen van licht dat langs die axiale baan loopt die evenwijdig is aan de draaias van het prisma naar een tweede radiale baan die beweegt naar aanleiding van verdraaiing van het prisma, zodat het licht uit de eerste radiale baan optisch gekoppeld • k -7- wordt met de tweede radiale baan; een eerste optisch element in de eerste radiale lichtbaan dat optisch gekoppeld is met de spiegel om optische signalen over te brengen, welk eerste optische element wordt gevormd door een lens en een optische 5 vezel die gericht ligt in de eerste radiale lichtbaan met de lens die ge-focusseerd is op het einde van de optische vezel; een aantal tweede optische elementen die alternatief optische kunnen worden gekoppeld met het prisma wanneer het prisma zo wordt georiënteerd dat de tweede radiale lichtbaan gericht wordt ten opzichte 10 van het tweede optische element, waarbij elk van de tweede optische elementen wordt gevormd door een lens en een optische vezel, waarbij de lens gefocusseerd is in het gebied waarin licht uit de tweede radiale lichtbaan wordt opgenomen; een as die het prisma draagt en daarmee draaibaar is en zich uit-15 strekt door en draaibaar is ten opzichte van de spiegel, waardoor het licht dat langs de axiale baan loopt tussen de spiegel en eht prisma zich bevindt in een zuil evenwijdig aan die assen; middelen om de as vast te houden zodat afwisselend de tweede radiale lichtbaan gericht gehouden wordt ten opzichte van een tweede optisch ele-20 ment en middelen voor het verdraaien van de as. 8320402