WO2006092320A2 - Beam forming device of an optical system, especially an optical signal sensor, and optical system, particularly optical sensor, comprising a beam forming device - Google Patents

Beam forming device of an optical system, especially an optical signal sensor, and optical system, particularly optical sensor, comprising a beam forming device Download PDF

Info

Publication number
WO2006092320A2
WO2006092320A2 PCT/EP2006/001959 EP2006001959W WO2006092320A2 WO 2006092320 A2 WO2006092320 A2 WO 2006092320A2 EP 2006001959 W EP2006001959 W EP 2006001959W WO 2006092320 A2 WO2006092320 A2 WO 2006092320A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
light guide
beam shaping
shaping device
cross
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/001959
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2006092320A3 (en
Inventor
Steffen Reichel
Michael Weisser
Ralf Domres
Axel Laschke
Burkhard Danielzik
Thomas Henrich
Matthias Ertl
Sigurd Dressler
Thomas Weingärtner
Thomas Reichert
Original Assignee
Schott Ag
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
Priority claimed from DE102005009642A external-priority patent/DE102005009642B4/en
Priority claimed from DE200510038999 external-priority patent/DE102005038999A1/en
Application filed by Schott Ag filed Critical Schott Ag
Publication of WO2006092320A2 publication Critical patent/WO2006092320A2/en
Publication of WO2006092320A3 publication Critical patent/WO2006092320A3/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0994—Fibers, light pipes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features

Abstract

The aim of the invention is to homogenize the spatial intensity distribution of an optical signal sensor. Said aim is achieved by a beam forming device of an optical signal sensor. Said beam forming device comprises a fiber-optical light guide which is provided with a cylindrically symmetric light-guiding area at least along a longitudinal section.

Description

Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems, insbesondere eines optischen Signalaufnehmers und optisches System, insbesondere optischer Signalaufnehmer mit StrahlformungseinrichtungBeam shaping device of an optical system, in particular of an optical signal pickup and optical system, in particular optical signal pickup with beam shaping device
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft allgemein optische Signalaufnehmer, insbesondere betrifft die Erfindung strahlformende Einrichtungen für derartige Vorrichtungen.The invention relates generally to optical signal pickups, in particular the invention relates to beam-forming devices for such devices.
Optische Signalaufnehmer werden zumeist mit Laserdioden betrieben. Das Strahlprofil der Lichtstrahlen einer Laserdiode weist im Querschnitt im allgemeinen eine elliptische Intensitätsverteilung sowie eine asymmetrische Abstrahlcharakteristik auf. Ein derartiges Profil ist jedoch nachteilig, um mit dem optischen System eines Signalaufnehmers einen möglichst kleinen, symmetrischen Fokus zu erreichen, wie er etwa für das Schreiben und Lesen von DVD-Datenträgern gefordert wird. Um den geforderten kleinen Fokus zu erhalten, wird daher mit verschiedenen Maßnahmen angestrebt, vor der Fokussierung auf den Datenträger ein möglichst symmetrisches Intensitätsprofil zu erzeugen.Optical signal transducers are usually operated with laser diodes. The beam profile of the light beams of a laser diode generally has an elliptical intensity distribution in cross section and an asymmetrical emission characteristic. However, such a profile is disadvantageous in order to achieve as small a symmetrical focus as possible with the optical system of a signal pickup, as required for writing and reading DVD data carriers. In order to obtain the required small focus, it is therefore desirable to use various measures to produce as symmetrical an intensity profile as possible before focusing on the data carrier.
Eine Maßnahme hierzu sind anamorph wirkende Prismen. Optische Signalaufnehmer mit solchen Prismen sind beispielsweise aus der EP 1 453 045 A2 bekannt. Nachteilig ist hier jedoch, daß für die Wirkung eines solchen Prismas eine präzise Ausrichtung der Laserdiode und der weiteren optischen Komponenten erforderlich ist. Auch die außerdem bekannte Verwendung gekreuzter Zylinderlinsen oder diffraktiver Elemente erfordern eine hohe Positioniergenauigkeit.One measure for this are anamorphic prisms. Optical signal pickups with such prisms are known, for example, from EP 1 453 045 A2. The disadvantage here, however, that for the effect of such a prism precise alignment of the laser diode and the other optical components is required. The also known use of crossed cylindrical lenses or diffractive elements require a high positioning accuracy.
Die Strahlformung durch Ausblenden von Teilen des Strahls ist zwar eine vergleichsweise einfache Möglichkeit, allerdings auf Kosten der Lichtausbeute.The beam shaping by hiding parts of the beam is indeed a comparatively simple possibility, but at the expense of the luminous efficacy.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strahlformung insbesondere für optische Signalaufnehmer bereitzustellen, die geringere Anforderungen an die Justage und Ausrichtung der optischen Elemente erfordert und gleichzeitig eine gute Lichtausbeute liefert.The invention is therefore based on the object to provide a beam shaping, in particular for optical signal pickup, which requires lower requirements for the adjustment and alignment of the optical elements and at the same time provides a good light output.
Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is already achieved in a surprisingly simple manner by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are specified in the subclaims.
Demgemäss sieht die Erfindung eineAccordingly, the invention provides a
Strahlformungseinrichtung eines optischen Signalaufnehmers vor, welche einen Lichtleiter umfasst, der zumindest entlang eines Längsabschnitt einen zylindersymmetrischen lichtleitenden Bereich aufweist. Der Begriff zylindersymmetrisch wird dabei im Sinne der Erfindung als zylindersymmetrisch bezüglich der optischen Achse verstanden.Beam shaping device of an optical signal pickup, which comprises a light guide having at least along a longitudinal portion of a cylindrically symmetric photoconductive region. The term cylindrically symmetric is understood in the context of the invention as cylindrically symmetrical with respect to the optical axis.
Dazu kann der Lichtleiter zumindest entlang eines Längsabschnitts eine Reflexionsfläche mit rundem, beziehungsweise kreisförmigem. Querschnitt aufweisen. Ein erfindungsgemäßer optischer Signalaufnehmer umfasst neben der Strahlformungseinrichtung eine geeignete Lichtquelle. Unter einem Signalaufnehmer wird dabei im Sinne der Erfindung nicht nur eine Leseeinrichtung, sondern auch eine Schreib- oder Schreib/Leseeinrichtung verstanden. Dementsprechend kann eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung auch in CD- oder DVD-Brennern oder ähnlichen Geräten eingesetzt werden. 5 ' For this purpose, the light guide, at least along a longitudinal section, a reflection surface with a circular or circular. Have cross-section. An optical signal receiver according to the invention comprises, in addition to the beam-shaping device, a suitable light source. Under a signal sensor is not only a reading device, but also a sense of the invention Read or write / read device understood. Accordingly, a beam shaping device according to the invention can also be used in CD or DVD burners or similar devices. 5 '
Gemäß einer aufgrund ihrer Einfachheit bevorzugten Ausführungsform weist der Lichtleiter dabei entlang seiner gesamten Länge eine Reflexionsfläche mit rundem Querschnitt auf, wodurch sich dementsprechend ein Lichtleiter mit 10 zylindrischer Reflexionsfläche ergibt.According to an embodiment which is preferred for its simplicity, the optical waveguide has a reflective surface with a round cross-section along its entire length, which results in a light guide with a cylindrical reflection surface.
Unter einem Lichtleiter im Sinne der Erfindung wird insbesondere keine Monomoden-Faser verstanden. In einer Monomoden-Faser wird Licht wellenoptisch geleitet, ohne,Under a light guide in the context of the invention is understood in particular no single-mode fiber. In a single-mode fiber, light is waved optically without,
15 daß eine strahlenoptische Reflexion an einer Grenzfläche erfolgt. Im Vergleich zu einer wellenoptischen Mono-, beziehungsweise Single-Mode-Faser können mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter bevorzugt eine Vielzahl von Moden, insbesondere mehr oder sogar deutlich mehr als 1015 that a beam-optical reflection takes place at an interface. Compared to a wave-optical mono- or single-mode fiber, a plurality of modes, in particular more or even significantly more than 10, can preferably be used with an optical waveguide according to the invention
20 Moden, besonders bevorzugt zumindest 20 Moden des Lichts der Lichtquelle übertragen werden. Zwar würde auch eine Single-Mode-Faser einen ähnlichen Effekt auf das hindurchtretende Licht bewirken, allerdings auf eine grundlegend andere Weise. Die Single-Mode-Faser ermöglicht20 modes, particularly preferably at least 20 modes of the light of the light source are transmitted. Although a single-mode fiber would have a similar effect on the passing light, but in a fundamentally different way. The single-mode fiber allows
25 überhaupt nur den Durchtritt einer .bestimmten Mode mit axialsymmetrischer Winkelverteilung der Intensität. Jegliches andere Licht wird ausgeblendet, beziehungsweise gelangt nicht durch die Faser. Die Erfindung geht demgegenüber gerade den umgekehrten Weg, indem möglichst25 in general only the passage of a. Certain mode with axisymmetric angular distribution of intensity. Any other light is faded out or does not get through the fiber. In contrast, the invention is just the opposite way by as possible
30. viele Moden entlang des Lichtleiters durch Reflexion geführt werden. Der Lichtleiter ist daher im 'Unterschied zu einer wellenόptischen Single-Mode-Faser als strahlenoptische Einrichtung zu verstehen. Die Homogenisierung der Winkelverteilung wird dabei nicht durch30. many modes along the light guide are guided by reflection. The optical fiber is therefore to be understood in contrast to a wave-optical single-mode fiber as a radiation-optical device. The homogenization of the angular distribution is not through
35 Ausblenden aller nicht radialsymmetrischen Moden, wie bei einer Single-Mode-Faser, sondern vielmehr durch die Reflexionen an der Grenzfläche des lichtleitenden Bereiches bewirkt. Die Reflexionen führen dazu, daß die Winkel der eintretenden Lichtstrahlen statistisch in azimutaler Richtung gemischt werden, so daß eine axialsymmetrische Winkelverteilung erhalten wird. Für den Radius a des lichtleitenden Bereichs mit stufenförmiger Grenzfläche, insbesondere des zylindersymmetrischen Bereichs oder des Austrittsendes gilt in Bezug auf die Anzahl der geleiteten Moden dabei:35 Hide all non-radially symmetric modes, as in a single-mode fiber, but rather caused by the reflections at the interface of the photoconductive region. The reflections cause the angles of the incident light rays to be randomly mixed in the azimuthal direction, so that an axisymmetric angular distribution is obtained. For the radius a of the light-conducting region with a stepped interface, in particular the cylindrically symmetrical region or the outlet end, the following applies with regard to the number of guided modes:
M = 0.5*V2 , mit dem Faserparameter V= 2π*a*NA/λ,M = 0.5 * V 2 , with the fiber parameter V = 2π * a * NA / λ,
wobei NA die numerische Apertur und λ die Wellenlänge des Lichts der Lichtquelle bezeichnen. Dabei ergibt sich beispielsweise bei einer numerischen Apertur von NA=O, 3 und einer Wellenlänge von 500 Nanometern ein minimaler Durchmesser des lichtleitenden Bereiches von 2a = 2,4 Mikrometern für eine Leitung von zumindest 10 Moden. Wird ein Gradientenindex-Lichtleiter verwendet, so ändert sich die obige Beziehung zu M = 0.25*V2, so daß der Durchmesser entsprechend größer wird, um mehr als 10 Moden leiten zu können.where NA denotes the numerical aperture and λ denotes the wavelength of the light of the light source. In this case, for example, given a numerical aperture of NA = O, 3 and a wavelength of 500 nanometers, a minimum diameter of the light-conducting region of 2a = 2.4 micrometers results for a conduction of at least 10 modes. If a gradient index light guide is used, the above relationship changes to M = 0.25 * V 2 , so that the diameter becomes correspondingly larger in order to conduct more than 10 modes.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Reflexion des von der Lichtquelle emittierten und in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts an einer derartigen Reflexionsfläche zu einer sehr guten Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung und damit einer symmetrischen Abstrahlcharakteristik führt. Die erfindungsgemäße Lösung ist außerdem technisch wesentlich einfacher zu realisieren, als etwa asphärische Flächen refraktiver oder reflektierender optischer Elemente. Insbesondere erlaubt eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung mit Lichtleiter in überraschender Weise wesentlich größere Toleranzen in der Ausrichtung der Lichtquelle.It has surprisingly been found that the reflection of the light emitted by the light source and coupled into the light guide at such a reflection surface leads to a very good homogenization of the spatial intensity distribution and thus a symmetrical emission characteristic. The solution according to the invention is also technically much easier to implement than aspherical surfaces of refractive or reflective optical elements. In particular, a beam-shaping device according to the invention allows Optical fiber in a surprising way much larger tolerances in the orientation of the light source.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht weiterhin vor, dass der Lichtleiter eine transparente Stange umfasst. Ein derartiges Element kann kostengünstig mit hoher Querschnittsgenauigkeit gefertigt werden.A preferred development of the invention further provides that the light guide comprises a transparent rod. Such an element can be manufactured inexpensively with high cross-sectional accuracy.
Die transparente Stange kann beispielsweise nach Art eines Wellenleiters einen Kern und zumindest entlang wenigstens, eines Abschnitts einen Mantel mit niedrigerem Brechungsindex als der des Kerns und/oder nach Art eines Gradientenindex-Lichtleiters einen sich in radialer ■ Richtung kontinuierlich ändernden, insbesondere abnehmenden Brechungsindex aufweisen. Im letzteren Fall erfolgt die Reflexion dann nicht an einer scharf begrenzten Reflexionsfläche. Auch kann zumindest ein Bereich der transparenten Stange mantellos sein. Diese Weiterbildung schließt insbesondere auch eine entlang ihrer gesamten Länge mantellose transparente Stange ein. Ein zumindest abschnittsweise vorhandener Mantel ist unempfindlicher gegen Verschmutzung oder Kratzern auf der Oberfläche und dadurch bewirktes Herausstreuen von Licht. Demgegenüber bietet eine mantellose oder zumindest abschnittsweise mantellose Ausführung der Erfindung den Vorteil, dass sich .größere numerische Aperturen erreichen lassen, da die numerische Apertur NA eines Lichtleiters im allgemeinen durch die BeziehungThe transparent rod can be used as the have a sheath of lower refractive index of the core and / or the manner of a graded-index optical fiber a continuously changing in the radial ■ direction, in particular decreasing refractive index, for example, in the manner of a waveguide a core and at least along at least a portion. In the latter case, the reflection then does not take place on a sharply delimited reflection surface. Also, at least a portion of the transparent rod may be loose. This development also includes, in particular, a transparent bar which is sheathed along its entire length. An at least partially present coat is less sensitive to contamination or scratches on the surface and thereby scattered out scattering of light. In contrast, a jacketless or at least partially jacketless embodiment of the invention offers the advantage that .large numerical apertures can be achieved because the numerical aperture NA of a light guide in general by the relationship
NA= (n!2-n2 2)1/2 NA = (n! 2 -n 2 2 ) 1/2
gegeben ist, wobei ni der Brechungsindex des lichtführenden Mediums und n2 der Brechungsindex des das lichtführende Medium umgebenden Mediums ist. Allgemein kann eine hohe numerische Apertur zur Erreichung einer guten Durchmischung und Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung dementsprechend erreicht werden, indem die Reflexionsfläche des Lichtleiters eine an ein gasförmiges Medium oder Vakuum angrenzende Oberfläche eines lichtleitenden Mediums umfasst.where ni is the refractive index of the light-guiding medium and n2 is the refractive index of the medium surrounding the light-guiding medium. Generally, a high numerical aperture can be used to achieve good mixing and homogenization of the spatial intensity distribution can be achieved accordingly, in that the reflection surface of the light guide comprises a surface of a light-conducting medium adjacent to a gaseous medium or vacuum.
Im Falle eines mantellosen Abschnitts ist der Brechungsindexunterschied, da das umgebende Medium in diesem Fall im allgemeinen Luft mit ri2=l ist, dementsprechend groß.In the case of a non-jacket portion, since the surrounding medium in this case is generally air with ri 2 = 1, the refractive index difference is correspondingly large.
Je größer die numerische Apertur, desto größer ist bekanntlich der Winkel desjenigen Lichts gegenüber der Mittenachse des Lichtleiters, welches noch im Lichtleiter durch Totalreflexion geleitet werden kann. Dementsprechend erhöht sich mit der numerischen Apertur auch der erfassbare Raumwinkel des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts und damit die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.. Günstig ist es dabei, wenn der Lichtleiter eine numerische Apertur von zumindest 0.3, bevorzugt von zumindest 0.5, besonders bevorzugt von zumindest 0.7 aufweist.The larger the numerical aperture, the greater is known the angle of that light with respect to the center axis of the light guide, which can still be passed in the light guide by total reflection. Accordingly, the numerical aperture also increases the detectable solid angle of the light emitted by the light source and thus the efficiency of the device according to the invention. It is favorable if the light guide has a numerical aperture of at least 0.3, preferably of at least 0.5, particularly preferably of at least 0.7.
Aufgrund der großen numerischen Apertur der Lichtleiter werden1 auch entsprechend viele Moden im Lichtleiter geleitet. Die numerische Apertur eines erfindungsgemäßenDue to the large numerical aperture of the light guides, 1 correspondingly many modes are conducted in the light guide. The numerical aperture of an inventive
Lichtleiters ist dabei vorzugsweise wesentlich größer, als die numerische Apertur einer Single-Mode-Faser . Typische Single-Mode-Fasern weisen bei einem Kerndurchmesser von nur wenigen Mikrometern einen Brechzahl-Unterschied in der Größenordnung 3*10~3 auf. Damit ergeben sich numerischeOptical fiber is preferably substantially larger than the numerical aperture of a single-mode fiber. Typical single-mode fibers have a refractive index difference of the order of 3 * 10 -3 with a core diameter of only a few micrometers. This results in numerical
Aperturen im Bereich um NA=O, 1. Vorzugsweise ist demgemäß die numerische Apertur eines erfindungsgemäßen Lichtleiters mindestens dreimal, vorzugsweise mindestens ' 5-mal oder sogar mindestens 7-mal größer als bei einer Single-Mode- Faser zur Leitung der entsprechenden Wellenlängen.Apertures in the range of NA = O, 1. Accordingly, the numerical aperture of a light guide according to the invention is preferably at least three times, preferably at least '5 times or even at least 7 times larger than a single-mode fiber to conduct the appropriate wavelengths.
Die Effizienz der Homogenisierung der Winkelverteilung des Lichts zur Erreiqhung einer symmetrischenThe efficiency of homogenization of the angular distribution of light to achieve a symmetric
.Abstrahlcharakteristik ist außerdem von der Anzahl der Reflexionen des Lichts an. der Reflexionsfläche des Lichtleiters abhängig. Die Anzahl der Reflexionen hängt dabei unter anderem vom Verhältnis aus Länge und Durchmesser des Lichtleiters ab. Es zeigt sich überraschenderweise, dass eine sehr gute Strahlformung ' bereits dann gelingt, wenn das Verhältnis von Durchmesser d zu Länge L des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt.The radiation characteristic is also dependent on the number of reflections of the light . the reflection surface of the light guide dependent. The number of reflections depends, among other things, on the ratio of length and diameter of the light guide. It is surprisingly found that a very good beam shaping 'already succeeds when the ratio of diameter d to length L of the photoconductive region of the light guide L / d at least 10, preferably at least 12, more preferably at least 15.
Allgemein werden für den Lichtleiter -unabhängig vom Verhältnis von Durchmesser zu Länge- große Durchmesser des lichtleitenden Bereichs im Verhältnis zur Lichtwellenlänge eingesetzt, so daß die Eigenschaften des Lichtleiter eher nicht wellenoptischer, sondern vielmehr strahlenoptischer . Natur sind. Der Durchmesser des zylindersymmetrischen Bereichs beträgt zumindest 0,01 Millimeter, vorzugsweise 0,1 Millimeter .' Besonders bevorzugt ist ein Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 1 Millimeter. In Einheiten der Wellenlänge ausgedrückt liegt der Durchmesser des lichtleitenden Bereiches bevorzugt bei zumindest dem 10-, vorzugsweise zumindest dem 20-fachen der Wellenlänge transmittierten Lichts, insbesondere des Lichts der Lichtquelle eines mit der erfindungsgemäßenGenerally, regardless of the ratio of diameter to length, large diameters of the light-conducting region relative to the light wavelength are used for the light guide, so that the properties of the light guide are not wave-optical, but rather radiation-optical. Nature are. The diameter of the cylindrically symmetric region is at least 0.01 millimeter, preferably 0.1 millimeter. 'Is particularly preferably a diameter in the range of 0.5 to 1 millimeter. Expressed in units of wavelength, the diameter of the light-conducting region is preferably at least 10, preferably at least 20 times the wavelength of transmitted light, in particular the light of the light source with the inventive
Strahlformungseinrichtung ausgestatteten optischen Signalaufnehmers. Weist der Lichtleiter einen variierenden Durchmesser auf, so beziehen sich die obigen Angaben vorzugsweise auf den Durchmesser der Lichtaustrittsfläche. Auch für die Lichteintrittsfläche werden große Abmessungen bevorzugt, um eine hohe Lichtsammeleffizienz zu erreichen. Dazu kann die Fläche der Licheintrittsfläche dabei mindestens so groß wie die Lichtaustrittsfläche oder größer sein.Beam shaping device equipped optical signal pickup. If the light guide has a varying diameter, then the above indications preferably relate to the diameter of the light exit surface. Also for the light entry surface are large dimensions preferred to achieve a high light collection efficiency. For this purpose, the surface of the light entrance surface may be at least as large as the light exit surface or larger.
Ein Lichtleiter in Form einer Stange stellt bei den verwendeten großen Durchmessern damit ein starres oder im wesentlichen starres Bauteil verglichen mit einer dünnen Glasfaser dar. Dies ist auch von Vorteil, um die exakte Ausrichtung zur anderen optischen Komponenten eines optischen Signalaufriehmers zu erleichtern. Insbesondere können der Lichtleiter, die- Lichtquelle und weitere Komponenten des optischen- Signalaufnehmers, wie etwa eine Objektivlinse und/oder ein Strahlteiler fixiert zueinander angeordnet sein.A light guide in the form of a rod thus presents a rigid or substantially rigid component at the large diameters used as compared to a thin glass fiber. This is also advantageous for facilitating the exact alignment with other optical components of an optical signal recorder. In particular, the light guide, the light source and other components of the optical signal pickup, such as an objective lens and / or a beam splitter can be arranged fixed to one another.
Da die im Lichtleiter auftretende Winkelverteilung auch von der numerischen Apertur abhängt, ist es von Vorteil, auch' diese Größe bei der Dimensionierung des Lichtleiters zu berücksichtigen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dazu vorgesehen, dass das Produkt aus numerischer Apertur mit dem Verhältnis von Länge L zu Durchmesser d des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters, also die Größe NA • L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt.Since the occurring in the light guide angle distribution also depends on the numerical aperture, it is advantageous also 'to take account of this size in the dimensioning of the light guide. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the product of numerical aperture with the ratio of length L to diameter d of the light-guiding region of the light guide, ie the size NA • L / d at least 10, preferably at least 12, more preferably at least 15 is.
Eine gute Durchmischung der Winkelverteilung des emittierten Lichts wird weiterhin bereits dann erreicht, wenn Durchmesser und Länge des Lichtleiters so bemessen sind, dass das durch den Lichtleiter transmittierte Licht der Lichtquelle zumindest durchschnittlich 1,5 mal, bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,0 mal, besonders bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,5 mal im Lichtleiter reflektiert wird. Die Abmessungen des Lichtleiters können dementsprechend auch an die räumliche Intensitätsverteilung des von der Lichtquelle emittierten Lichts angepasst werden.A good mixing of the angular distribution of the emitted light is further achieved even if the diameter and length of the light guide are dimensioned so that the light transmitted through the light guide light of the light source at least 1.5 times on average, preferably at least an average of 2.0 times, particularly preferred is reflected at least 2.5 times in the light guide on average. The dimensions of the light guide can accordingly also to the spatial intensity distribution be adapted to the light emitted from the light source.
Um beispielsweise bei einer mantellosen oder abschnittsweise mantellosen Ausführung des Lichtleiters Verschmutzungen der Oberfläche des Lichtleiters zu vermeiden, kann in vorteilhafter Weiterbildung eine staubdichte Verkapselung des Lichtleiters vorgesehen werden.In order to avoid soiling of the surface of the light guide, for example in a loose or partially jacketless version of the light guide, a dust-tight encapsulation of the light guide can be provided in an advantageous development.
Bevorzugte Materialien für den Lichtleiter sind weiterhin Glas oder Kunststoff. Kunststoff ist leicht und kostengünstig zu verarbeiten, wohingegen Glas im allgemeinen bessere optische Eigenschaften aufweist. Diese beiden Materialien können selbstverständlich auch kombiniert werden, beispielsweise in Gestalt einer kunststoffummantelten Glasstange.Preferred materials for the light guide are still glass or plastic. Plastic is easy and inexpensive to process, whereas glass generally has better optical properties. Of course, these two materials can also be combined, for example in the form of a plastic-coated glass rod.
Zur Verbesserung der Lichtausbeute können besonders vorteilhaft weiterhin die Eintritts- und/oder Austrittsfläche des Lichtleiters mit einerTo improve the luminous efficacy, the entrance and / or exit surface of the optical waveguide can continue to be particularly advantageous
Antireflexbeschichtung versehen sein, um Reflexionsverluste zu minimieren und hohe Lichtausbeuten zu erzielen.Antireflection coating be provided to minimize reflection losses and to achieve high luminous efficiencies.
Je nach- Lichtquelle kann weiterhin ein eingangsseitig zum Lichtleiter angeordnetes Fokussierungs- oder Defokussierungselement, insbesondere eine Linse vorgesehen werden. Mit einem solchen Element kann die Winkelverteilung der eingangsseitigen Lichtstrahlen aufgeweitet werden, um auf diese Weise die mittlere Anzahl der Reflexionen der Lichtstrahlen im Lichtleiter zu erhöhen und damit die Homogenisierungseigenschaften der Strahlformungseinrichtung zu verbessern. Oft stehen Lichtquellen zur Verfügung, die nicht kreissymmetrisch sind. Insbesondere, um die Einkopplung des im allgemeinen dementsprechend sehr asymmetrisch verteilten Lichts zu verbessern, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems, insbesondere eines optischen Signalaufnehmers vorgesehen, welche einen Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche und eine Lichteintrittsfläche mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche unterscheidenden Querschnitt umfasst, wobei der Lichtleiter eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnitsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist. Um die Verluste bei der Lichtleitung zu- minimieren, kann insbesondere der Lichtleiter entlang zumindest eines Abschnitts eine sich entlang der Lichtführungsrichtung kontinuierlich von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnittsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweisen.Depending on the light source, it is furthermore possible to provide a focusing or defocusing element, in particular a lens, arranged on the input side to the light guide. With such an element, the angular distribution of the input-side light beams can be widened to increase in this way the average number of reflections of the light beams in the optical fiber and thus to improve the homogenization properties of the beam shaping device. Often light sources are available that are not circularly symmetrical. In particular, in order to improve the coupling of the generally very asymmetrically distributed light, according to one embodiment of the invention, a beam shaping device of an optical system, in particular an optical signal pickup is provided, which has a light guide with a round light exit surface and a light entrance surface with a from the light exit surface comprising differing cross-section, wherein the light guide has a transition from the cross-sectional shape of the light entry surface in the cross-sectional shape of the light exit surface shape. In order to minimize the losses in the light pipe, in particular the optical waveguide along at least one section may have a shape that continuously transitions along the light guide direction from the cross-sectional shape of the light entry surface into the cross-sectional shape of the light exit surface.
Wenn sich die Lichteintrittsfläche in ihrer Gestalt von der Lichtaustrittsfläche unterscheidet, wird besonders bevorzugt, daß die Lichteintritts.fläche des Lichtleiters eine größere Fläche oder die gleiche Fläche wie die Lichtaustrittsfläche aufweist.If the light entry surface differs in shape from the light exit surface, it is particularly preferred that the Lichteintritts.fläche of the light guide has a larger area or the same area as the light exit surface.
Die Querschnittsform des Lichtleiters kann eine wahlfreie Form haben, die der räumlichen Emission der Lichtquelle angepaßt ist. So kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters rechteckig oder quadratisch sein. Rechteckige Formen der Lichteintrittsfläche eignen sich besonders für langgestreckte Lichtquellen, wie etwa für Laserbarren. Insbesondere für derartige Lichtquellen ist dementsprechend eine langgestreckte Form der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters von Vorteil. Eine Homogenisierung der räumlichen Lichtverteilung kann dabei sogar mit langgestreckten Eintrittsöffnungen gelingen, die ein Verhältnis von Länge zu Breite von zumindest 5 zu 1 aufweisen. Beispielsweise kann einem Laserbarren mit 16 parallelen Laserdioden ein Lichtleiter mit entsprechend geformter Lichteintrittsfläche nachgeschaltet werden. In diesem Fall kann die Lichteintrittsfläche ein Verhältnis von Länge zu Breite von zumindest 16:1 aufweisen.The cross-sectional shape of the light guide may have an optional shape adapted to the spatial emission of the light source. Thus, according to an embodiment of the invention, the light entry surface of the light guide may be rectangular or square. Rectangular shapes of the light entrance surface are particularly suitable for elongate light sources, such as for laser bars. Accordingly, in particular for such light sources, an elongate shape of the light entry surface of the light source is Fiber optic advantage. A homogenization of the spatial light distribution can succeed even with elongated inlet openings, which have a ratio of length to width of at least 5 to 1. For example, a laser bar with 16 parallel laser diodes, a light guide can be followed by a correspondingly shaped light entry surface. In this case, the light entry surface may have a length to width ratio of at least 16: 1.
■ Um einen erfindungsgemäßen Lichtleiter für eine Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems, insbesondere eines optischen Signalaufnehmers herzustellen, kann gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung transparentes Material heißgepresst werden, so daß ein ■ In order to produce an optical fiber according to the invention for beam shaping means of an optical system, in particular an optical pickup, according to yet another embodiment of the invention, transparent material can be hot pressed, so that a
Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche und einer Lichteintrittsfläche mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche unterscheidenden Querschnitt erhalten wird, wobei der Lichtleiter eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnitsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist.Light guide is obtained with a round light exit surface and a light entrance surface with a different from the light exit surface cross-section, wherein the light guide has a transition from the cross-sectional shape of the light entrance surface in the Querschnitsform the light exit surface form.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dazu das transparente Material zwischen zumindest zwei Formhälften einer Preßform heißgepresst. Dabei muß das transparente Material des Lichtleiters nicht vollständig in der - Preßform aufgenommen oder entlang der ganzen Länge des Lichtleiters verpresst werden. Möglich ist beispielsweise auch, eine transparente Stange mit der Querschnittsform des Ein- oder Austrittsendes an einem Ende in einer Preßform so . umgeformt wird, daß dieses Ende der Stange eine abweichende Querschnittsform erhält. Demgemäß wird ein Ende einer transparenten Stange in einer Preßform so umgeformt,' daß der gewünschte Querschnitt dieses Endes erhalten- wird, wobei das andere, nicht umgeformte Ende bereits den gewünschten zweiten Querschnitt aufweist. Für das Heizen eignet sich insbesondere eine induktive Beheizung der Preßform und/oder des transparenten Materials.According to one embodiment of the invention, the transparent material is for this purpose between at least two mold halves of a mold hot pressed. In this case, the transparent material of the light guide does not have to be completely absorbed in the press mold or compressed along the entire length of the light guide. It is also possible, for example, a transparent rod with the cross-sectional shape of the inlet or outlet end at one end in a mold so. is transformed, that receives this end of the rod a different cross-sectional shape. Accordingly, one end of a transparent rod is shaped in a mold so 'that the desired cross-section of this end is erhalten-, wherein the other, non-deformed end of the already having the desired second cross-section. In particular, inductive heating of the mold and / or of the transparent material is suitable for heating.
Die umzuformende transparente Stange kann insbesondere auch wieder einen Kern und einen Mantel mit unterschiedlichen Brechungsindizes umfassen. Die numerische Apertur einer solchen Stange beträgt bevorzugt zumindest 0,3, besonders bevorzugt zumindest 0,5. Für sehr hohe Strahldivergenzen der Lichtquelle kann auch eine Stange mit Kern und Mantel mit einer numerischen Apertur von zumindest 0,7 eingesetzt werden. Es ist auch möglich, einen transparenten Mantel nach dem Heißpressen aufzubringen. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die Stange sehr stark verformt wird, um die gewünschte Form zu erhalten.In particular, the transparent rod to be reshaped can also comprise a core and a jacket with different refractive indices. The numerical aperture of such a rod is preferably at least 0.3, more preferably at least 0.5. For very high beam divergences of the light source, a rod with core and cladding with a numerical aperture of at least 0.7 can also be used. It is also possible to apply a transparent jacket after hot pressing. This is for example advantageous if the rod is very much deformed to obtain the desired shape.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung kann der Lichtleiter auch ein Faserbündel umfassen, oder aus mehreren Fasern zusammengesetzt sein. Diese können zumindest entlang eines Abschnitts miteinander verschmolzen oder anderweitig verbunden sein. Dementsprechend wird zur Herstellung eines solchen Lichtleiters ein transparentes Faserbündel zumindest abschnittsweise miteinander verschmolzen. Es hat sich gezeigt, daß eine geordnete, regelmäßige Anordnung der einzelnen Fasern zur Erzielung einer Homogenisierung der Winkelverteilung des Lichts einer Lichtquelle nicht erforderlich ist. Vielmehr ist es bevorzugt, insbesondere am Lichteintrittsende die Fasern ungeordnet, beziehungsweise ohne regelmäßige azimutale und/oder radiale Anordnung zusammenzufassen.According to yet another embodiment of the invention, the optical fiber may also comprise a fiber bundle, or be composed of a plurality of fibers. These may be fused together or otherwise connected at least along a section. Accordingly, a transparent fiber bundle is at least partially fused together to produce such a light guide. It has been found that an ordered, regular arrangement of the individual fibers to achieve a homogenization of the angular distribution of the light of a light source is not required. Rather, it is preferred, especially at the light entry end, to combine the fibers in a disordered manner or without a regular azimuthal and / or radial arrangement.
Da auch bei der Verwendung eines Faserbündels eine hohe Effizienz bei der Einkopplung bevorzugt wird, ist es günstig, wenn auch die einzelnen Fasern numerische Aperturen und/oder Durchmesser aufweisen, wie sie oben für eine einzelne Stange genannt wurden. Dementsprechend ist auch hier bevorzugt, keine Monomoden-Wellenleiter zu verwenden, sondern vielmehr Fasern, die eine Vielzahl von Moden, vorzugsweise mehr als zehn, besonders bevorzugt zumindest 20 Moden leiten können.Since a high efficiency in the coupling is preferred even when using a fiber bundle, it is advantageous if the individual fibers have numerical apertures and / or diameter, as above for a single rod were called. Accordingly, it is also preferable not to use single-mode waveguides, but rather fibers that can conduct a plurality of modes, preferably more than ten, more preferably at least 20 modes.
Neben einem Verschmelzen kommt beispielsweise auch das Verkleben oder das Eingießen der Fasern in transparentes Material, wie etwa in Kunstharz zumindest entlang eines Abschnitts des Faserbündels in Betracht. Verkleben oder Vergießen ist eine besonders kostengünstige Alternative. Gemäß dieser Ausführungsform der - Erfindung wird demgemäß ein Lichtleiter für eine Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems hergestellt, indem die Fasern eines Faserbündels zumindest entlang eines Abschnitts miteinander verklebt werden. Auch hierbei wird vorzugsweise die Verklebung so vorgenommen, daß ein Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche erhalten wird. Weiterhin kann dann wiederum die Lichteintrittsfläche mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche unterscheidenden Querschnitt hergestellt werden, wobei der Lichtleiter eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnittsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist.In addition to a fusion, for example, the bonding or pouring of the fibers into transparent material, such as in synthetic resin at least along a portion of the fiber bundle into consideration. Gluing or potting is a particularly cost-effective alternative. According to this embodiment of the invention, a light guide for a beam shaping device of an optical system is accordingly produced by bonding the fibers of a fiber bundle together at least along a section. Again, the bonding is preferably carried out so that a light guide is obtained with a round light exit surface. Furthermore, in turn, the light entry surface can then be produced with a cross section that differs from the light exit surface, wherein the light guide has a shape that changes from the cross sectional shape of the light entry surface into the cross sectional shape of the light exit surface.
Als Fasern werden insbesondere solche Fasern verwendet, die wie typische optische Fasern einen Mantel und einen Kern mit höherem Brechungsindizes haben. Es könne jedoch auch - in Analogie zur Ausführungsform mit einer mantellosen transparenten Stange- auch mantellose Fasern verwendet, sowie Fasern mit Mantel und mantellose Fasern miteinander kombiniert werden. Damit, wird beim Lichteintrittsseitigen und/oder lichtaustrittsseitigen Verbinden der Fasern eine größere optisch wirksame, effektive Querschnittsfläche ■ geschaffen. Weiterhin kommen selbstverständlich auch Gradienten-Index-Fasern mit kontinuierlich zum Rand hin abnehmendem Brechungsindex in Betracht.The fibers used are in particular those fibers which, like typical optical fibers, have a sheath and a core with higher refractive indices. However, it could also - in analogy to the embodiment with a shawlless transparent rod - also sheathless fibers used, and fibers with sheath and shanty fibers are combined. In this way, a larger optically effective, effective cross-sectional area is created at the light entry side and / or light exit side joining of the fibers. Of course, also come Gradient index fibers with continuously decreasing refractive index towards the edge into consideration.
Die Fasern können in einfacher Weise umgeordnet werden, um eine Änderung der Querschnittsflächen des Ein- und Austrittsendes zu erreichen. Im einfachsten Fall bleibt dabei die Querschnittsfläche erhalten. Auf diese Weise kann dann beispielsweise ein Lichtleiter erhalten werden, der eine runde Lichtaustrittsfläche und eine anders geformte, etwa rechteckige oder allgemein langgestreckte Form aufweist, die aber im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche aufweist.The fibers can be easily rearranged to achieve a change in the cross-sectional areas of the inlet and outlet ends. In the simplest case, the cross-sectional area is retained. In this way, then, for example, a light guide can be obtained, which has a round light exit surface and a differently shaped, approximately rectangular or generally elongated shape, but which has substantially the same cross-sectional area.
Gemäß noch einer davon ausgehenden Weiterbildung werden die Fasern eines Faserbündels an dessen Enden miteinander verschmolzen. Damit umfaßt der Lichtleiter mehrere Fasern, welche am Lichteintritts- und Lichtaustrittsende miteinander verschmolzen sind und in einem dazwischenliegenden Abschnitt nicht miteinander verschmolzen sind. Auf diese Weise wird eine Lichtformungseinrichtung geschaffen, deren Lichtleiter eine Homogenisierung der Winkelverteilung des eintretenden Lichts schafft und andererseits aufgrund des Abschnitts, in welchem die einzelnen Fasern nicht miteinander verbunden sind, flexibel ist. Selbstverständlich kann ein solcher Lichtleiter mit einem an den Enden verbundenen Faserbündel, dessen Fasern im einem dazwischenliegenden Bereich nicht miteinander verbunden sind, um eine flexible Anordnung zu schaffen, auch durch eine andere Art und Weise der endseitigen Verbindung der Fasern erzielt werden. So können die Fasern dazu auch beispielsweise wie oben beschrieben verklebt oder in transparentes Material eingegossen werden.According to another refinement, the fibers of a fiber bundle are fused together at their ends. Thus, the light guide comprises a plurality of fibers which are fused together at the light entrance and exit ends and are not fused together in an intermediate section. In this way, a light-shaping device is provided, the optical waveguide of which ensures homogenization of the angular distribution of the incoming light and, on the other hand, is flexible due to the section in which the individual fibers are not connected to one another. Of course, such a light guide can be achieved with a fiber bundle connected at the ends, the fibers of which are not interconnected in an intermediate region to provide a flexible arrangement, also by a different manner of end-side connection of the fibers. Thus, for example, the fibers can also be glued as described above or cast into transparent material.
Das Material für den Lichtleiter kann direkt in einer geeignet geformten Pressform durch Heißpressen in die gewünschte Form gebracht werden. Alternativ kann auch das transparente Material, insbesondere ein Faserbündel in einer Metall-Ferrule heißgepresst werden. Dabei wird die Ferrule zusammen mit dem darin befindlichen Material zusammen umgeformt.The material for the light guide can be made directly in a suitably shaped mold by hot pressing in the desired shape. Alternatively, that too transparent material, in particular a fiber bundle in a metal ferrule are hot-pressed. In this case, the ferrule is formed together with the material therein together.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das transparente Material für den Lichtleiter nicht durch Zusammenpressen von Formhälften eines Formwerkzeugs geformt, sondern es wird ein Strang transparenten Materials in Längsrichtung in ein konisch geformtes Formwerkzeug eingepresst und heißgeformt. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine Metall-Ferrule eingesetzt werden. Diese umgibt zumindest entlang eines Abschnitts den Strang und wird zusammen mit diesem durch das Einpressen in das konische Formwerkzeug geformt.According to another embodiment of the invention, the transparent material for the light guide is not formed by compressing mold halves of a mold, but a strand of transparent material is longitudinally pressed into a conically shaped mold and hot formed. Also in this embodiment, a metal ferrule can be used. It surrounds the strand along at least one section and is formed together with it by being pressed into the conical molding tool.
Ein optisches System, wie etwa ein optischer Signalaufnehmer, welches mit einer erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung ausgestattet ist, zeichnet sich unter anderem dadurch aus, daß nahezu unabhängig von den Eigenschaften und Abmessungen der Lichtquelle eine bezüglich der azimutalen Winkelverteilung sehr homogene Intensitätsverteilung erzielt wird. Das Licht kann dann mit einer hohen Effizienz in weiteren optischen Komponenten des Systems weiterverwendet werden. Sogar ein eintrittsseitig zur Strahlformungseinrichtung angeordneter Laserbarren kann, wie bereits erwähnt, als Lichtquelle verwendet und dessen Strahlung azimutal nahezu vollständig homogenisiert werden. Die Strahlformungseinrichtung kann auch beispielsweise einer optischen Faser des optischen Systems vorgeordnet sein. Auf diese Weise kann unter anderem das Licht eines Laserbarrens sehr effizient in eine solche" optische Faser eingeleitet werden. Dabei kann dementsprechend neben einem Homogenisierungseffekt auch eine Fokussierung oder Konzentration des Lichts um die optische Achse erfolgen.An optical system, such as an optical signal pickup, which is equipped with a beam shaping device according to the invention is characterized, inter alia, by achieving a very homogeneous intensity distribution with respect to the azimuthal angular distribution, almost independently of the properties and dimensions of the light source. The light can then be reused with high efficiency in other optical components of the system. Even a laser bar arranged on the entrance side to the beam shaping device can, as already mentioned, be used as the light source and its radiation be azimuthally almost completely homogenized. The beam-shaping device can also be arranged upstream of, for example, an optical fiber of the optical system. In this way, the light can, among other things a laser bar very efficiently in such an "optical fiber are introduced. In this case, therefore beside a homogenizing effect also focusing or concentration of the light about the optical axis take place.
Um die Einkopplung von asymmetrisch von der Lichtquelle abgestrahltem Licht zu verbessern, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung anstelle einer Reflexionsfläche mit entlang der gesamten Länge des Lichtleiters rundem Querschnitt vorgesehen, einen Lichtleiter zu verwenden, dessen Reflexionsfläche am Eintrittsende einen elliptischen Querschnitt aufweist. Der Lichtleiter kann dann so gegenüber der Lichtquelle orientiert werden, dass ein möglichst großer Anteil des Lichts in den Lichtleiter eingekoppelt wird.In order to improve the coupling of light emitted asymmetrically by the light source, according to a further embodiment of the invention, instead of a reflecting surface with round cross-section along the entire length of the light guide, it is intended to use a light guide whose reflection surface has an elliptical cross-section at the entrance end. The optical waveguide can then be oriented relative to the light source in such a way that the largest possible proportion of the light is coupled into the optical waveguide.
Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist zurAccording to yet another embodiment of the invention is for
Erhöhung der Einkoppeleffizienz vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt des Lichtleiters konisch geformt ist, so dass insbesondere die Querschnitte der Reflexionsflächen am Eintritts- und Austrittsende unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Lichtleiter kann dann so angeordnet werden, dass das Ende mit dem größeren Durchmesser oder der größeren Fläche das Eintrittsende bildet. Auf diese Weise kann zusätzlich ein Fokussierungseffekt erreicht werden. Allgemein kann zur Fokussierung gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft ein Lichtleiter mit einem sich vom Eintritts- zum Austrittsende hin verjüngenden Querschnitt des lichtleitenden Bereichs vorgesehen werden. Die Verjüngung kann sowohl eine Abnahme des Durchmessers, als auch in einer Abnahme der Querschnittsfläche des lichtleitenden Bereichs sein.Increase of Einkoppeleffizienz provided that at least a portion of the light guide is conically shaped, so that in particular the cross sections of the reflection surfaces at the inlet and outlet ends have different diameters. The light guide can then be arranged so that the end with the larger diameter or larger area forms the entrance end. In this way, additionally a focusing effect can be achieved. Generally, according to a further development of the invention, an optical waveguide with a cross section of the light-conducting region which tapers from the inlet end to the outlet end can be provided for focusing. The taper can be both a decrease in diameter and a decrease in the cross-sectional area of the photoconductive region.
Besonders bevorzugt wird der Lichtleiter im optischen Signalaufnehmer in Verbindung mit einer Laserdiode als Lichtquelle eingesetzt, da gerade Laserdioden Licht mit asymmetrischer Intensitätsverteilung abstrahlen. Allerdings kann sich auch bei Leuchtdioden dieses Problem ergeben, so dass in diesem Fall die Erfindung auch vorteilhaft mit einer Leuchtdiode als Lichtquelle eingesetzt werden kann.Particularly preferably, the optical waveguide is used in the optical signal sensor in conjunction with a laser diode as the light source, since even laser diodes emit light with asymmetrical intensity distribution. Indeed This problem may also arise with light-emitting diodes, so that in this case the invention can also be advantageously used with a light-emitting diode as the light source.
Besonders vorteilhaft kann die Erfindung insbesondere in Verbindung mit blau emittierenden Laserdioden eingesetzt werden. Besonders bei derartigen Laserdioden können aufgrund der kurzen Wellenlänge sehr kleine Fokus- . Durchmesser erreicht werden, so dass sich Datenträger mit einer besonders hohen Datendichte beschreiben und/oder lesen lassen. Solche Laserdioden sind beispielsweise für zukünftige Generationen von DVD-Geräten1 geplant .The invention can be used particularly advantageously in conjunction with blue-emitting laser diodes. Especially with such laser diodes can because of the short wavelength very small focus. Diameter can be achieved so that can describe and / or read data carriers with a particularly high data density. Such laser diodes are planned, for example, for future generations of DVD devices 1 .
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf dieIn the following the invention with reference to embodiments and with reference to the
Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander ' kombiniert werden können.Drawings explained in more detail, wherein the same and similar elements are provided with the same reference numerals and the features of different embodiments with each other ' can be combined.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einesFig. 1 is a schematic view of a
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Signalaufnehmers,Embodiment of an optical signal pickup according to the invention,
Fig. 2' eine Querschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Lichtleiters,2 'is a cross-sectional view of the optical fiber shown in Fig. 1,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strahlformungseinrichtung mit mantellosem Lichtleiter in Verkapselung,3 shows an embodiment of a beam shaping device according to the invention with a loose fiber optic cable in encapsulation,
Fig. 4A bis 4C Längs- und Querschnittansichten eines Ausführungsbeispiels mit elliptischem Querschnitt am Eintrittsende des Lichtleiters,4A to 4C are longitudinal and cross-sectional views of an embodiment with elliptical Cross section at the entrance end of the light guide,
Fig. 5 bis 8 Winkelverteilungen der Lichtintensität vor und nach der Strahlformung;Fig. 5 to 8 angular distributions of the light intensity before and after the beam forming;
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strahlformungseinrichtung,9 shows a further embodiment of a beam shaping device according to the invention,
Fig. 10A - IOC verschiedene Formen von Lichteintrittsflächen,10A-10C different forms of light entry surfaces,
Fig. 11 ein optisches System mit einer wie in Fig. 9 dargestellten Strahlformungseinrichtung,FIG. 11 shows an optical system with a beam shaping device as shown in FIG. 9, FIG.
Fig. 12A, 12B eine Vorrichtung und Verfahrensschritte zur Herstellung eines Lichtleiters für eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung,12A, 12B an apparatus and method steps for producing a light guide for a beam shaping device according to the invention,
Fig. 13A, 13B alternative Verfahrensschritte mit einer wie in Fig. 12A, 12B dargestellten Vorrichtung,13A, 13B alternative method steps with a device as shown in FIGS. 12A, 12B,
Fig. 14A, 14B eine weitere Vorrichtung und Verfahrensschritte zur Herstellung eines14A, 14B, a further apparatus and method steps for producing a
Lichtleiters für eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung, undOptical fiber for a beam shaping device according to the invention, and
Fig. 15 . eine Ausführungsform eines Lichtleiters, wie er mit den in Fig. 13A, 13B und Fig. 14A,Fig. 15 . an embodiment of a light guide, as with the in Figs. 13A, 13B and 14A,
14B gezeigten Verfahrensschritten erhalten werden kann.14B can be obtained.
In Fig. 1 ist in schematischer Ansicht von Komponenten eines erfindungsgemäßen optischen Signalaufnehmers gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Der optische Signalaufnehmer 1 ist durch ein gestrichelt gezeichnetes Kästchen symbolisiert. Von einer Laserdiode 20 wird Licht mit einer im allgemeinen nicht radialsymmetrischen, sondern vielmehr zumeist elliptischen Intensitätsverteilung emittiert. Das Licht trifft im Signalaufnehmer anschließend auf die erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung 3. Diese umfasst erfindungsgemäß einen Lichtleiter 5, welcher zumindest entlang eines . • Längsabschnitt einen zylindersymmetrischen lichtleitendenIn Fig. 1 is a schematic view of components of an optical signal according to the invention according to a first embodiment of the invention shown. The optical signal sensor 1 is symbolized by a dashed box. From a laser diode 20 light is emitted with a generally non-radially symmetric, but rather mostly elliptical intensity distribution. The light subsequently impinges on the beam shaping device 3 according to the invention in the signal pickup. According to the invention, this light beam comprises a light guide 5 which extends at least along one. • longitudinal section a cylindrically symmetric photoconductive
Bereich aufweist. Insbesondere weist der Lichtleiter 5 dazu entlang zumindest eines Längsabschnitts eine Reflexionsfläche mit rundem, beziehungsweise kreisförmigem Querschnitt auf. Bevorzugt wird Glas und/oder Kunststoff als Material für den Lichtleiter 5 verwendet.Has area. In particular, the optical waveguide 5 has, along at least one longitudinal section, a reflection surface with a round or circular cross-section. Preferably, glass and / or plastic is used as the material for the light guide 5.
Die Lichteintrittsfläche 13 und Lichtaustrittsfläche 15 des Lichtleiters 5 sind jeweils mit Antireflex-Beschichtungen 16, beziehungsweise 17 versehen, um die Ein- und Auskopplung des Lichts zu verbessern.The light entry surface 13 and the light exit surface 15 of the light guide 5 are each provided with antireflection coatings 16, 17, respectively, in order to improve the coupling and decoupling of the light.
Ein Querschnitt durch den Lichtleiter 5 ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel eines Lichtleiters 5 in Form einer transparenten Stange 5 mit einem zur Laserdiode 20 zeigendenA cross section through the light guide 5 is shown in Fig. 2. In the example shown in FIGS. 1 and 2 of a light guide 5 in the form of a transparent rod 5 with a laser diode 20 facing
Eintrittsende und einem Austrittsende für das Licht umfasst dieser einen Kern 7 und einen den Kern entlang seiner gesamten Länge umgebenden Mantel 9. Der Mantel 9 weist nach Art eines Wellenleiters einen niedrigerem Brechungsindex als der Kern 7 auf. Dadurch ergibt sich eineThe inlet end and an exit end for the light comprises this one core 7 and a jacket 9 surrounding the core along its entire length. The jacket 9 has a lower refractive index than the core 7 in the manner of a waveguide. This results in a
Reflexionsfläche 11 als Grenzfläche zwischen Mantel 9 und Kern 7. Der Kern 7 bildet demgemäss auch den lichtleitenden Bereich 8 des Lichtleiters 5. Selbstverständlich kann auch ein Gradientenindex- Lichtleiter verwendet werden, bei welchem in radialer Richtung kein scharfer Brechungsindex-Sprung vorhanden ist, sondern bei . welchem der Brechungsindex in radialer Richtung ausgehend von dessen optischer Achse zumindest innerhalb eines Zylinderabschnitts innerhalb des Lichtleiters kontinuiertlich abnimmt. Ebenso wie bei einer Ausführungsform mit scharf begrenztem Übergang zwischen Mantel und Kern ist aber auch bei dieser Ausführungsform der lichtleitende Bereich zylindersymmetrisch.Reflection surface 11 as an interface between the shell 9 and core 7. The core 7 accordingly also forms the light-conducting region 8 of the light guide fifth Of course, a gradient index light guide can be used in which in the radial direction no sharp refractive index jump is present, but at. in which the refractive index decreases continuously in the radial direction, starting from its optical axis, at least within a cylindrical section within the optical waveguide. However, as in an embodiment with a sharply defined transition between the cladding and the core, the light-conducting region is also cylindrically symmetric in this embodiment as well.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel weist der Kern 7 weiterhin eine besonders einfach herstellbare, im wesentlichen zylindrische Form mit entlang der Länge L gleichbleibendem Durchmesser d auf. -Der Querschnitt des lichtleitenden Bereichs 8, beziehungsweise des Kerns 7 ist dabei insbesondere entlang der gesamten Länge des Lichtleiters 5 rund, beziehungsweise kreisförmig. Der Durchmesser des Kerns beträgt zumindest 0,01 Millimeter, vorzugsweise 0,1 Millimeter. Besonders bevorzugt ist ein Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 1 Millimeter. In Einheiten der Wellenlänge ausgedrückt liegt der Durchmesser des lichtleitenden Bereiches bevorzugt bei zumindest dem 10-, vorzugsweise zumindest dem 20-fachen der Wellenlänge. Durch den großen Durchmesser wird das Licht nicht aufgrund einer reflexionsfreien Wellenleitung wie in einer Single- ■ Mode-Faser, sondern vielmehr durch strahlenoptische Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen Kern 7 und Mantel' 9 entlang des Kerns geführt, wobei die verschiedenen Lichtstrahlen in azimutaler Richtung durch die Reflexionen gemischt werden und so eine Homogenisierung der Winkelverteilung erzielt wird.In the example shown in Fig. 1, the core 7 further comprises a particularly easy to produce, substantially cylindrical shape with along the length L constant diameter d. The cross section of the light-conducting region 8 or of the core 7 is in this case, in particular, round, or circular, along the entire length of the light guide 5. The diameter of the core is at least 0.01 millimeter, preferably 0.1 millimeter. Particularly preferred is a diameter in the range of 0.5 to 1 millimeter. In terms of wavelength, the diameter of the photoconductive region is preferably at least 10, preferably at least 20 times the wavelength. Due to the large diameter of the light is not guided due to a reflection-free waveguide as in a single ■ mode fiber, but rather by total optical reflection at the interface between the core 7 and jacket ' 9 along the core, the different light beams in the azimuthal direction through the reflections are mixed and thus a homogenization of the angular distribution is achieved.
Durch die Reflexion des hindurchtretenden Lichts an der kreisförmigen Grenzfläche kommt es in überraschender Weise zu einer guten Homogenisierung der räumlichen Intensitätsverteilung. Dies bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine asymmetrische Winkelverteilung des Lichts mittels der Strahlformungseinrichtung in eine symmetrische oder zumindest wesentlich symmetrischere Winkelverteilung geändert wird.The reflection of the passing light at the circular interface results in a surprising manner to a good homogenization of the spatial intensity distribution. This means in the context of the invention that an asymmetric angular distribution of the light is changed by means of the beam shaping device into a symmetrical or at least substantially more symmetrical angular distribution.
Um eine schnelle Durchmischung zu erreichen, ist dabei eine hohe numerische Apertur des Lichtleiters 5 vorteilhaft. Realisierbar ist bei einem wie in den Fig. 1 bisIn order to achieve a rapid mixing, a high numerical aperture of the optical waveguide 5 is advantageous. Can be realized in a as in Figs. 1 to
Lichtleiter numerische Aperturen von zumindest 0.3, zumindest 0.5, oder sogar von zumindest 0.7. Beispielsweise können für den Kern optische Gläser mit Brechungsindices von n2 = 1.52, n2 = 1.58, oder sogar n2 = 1.81 und für den Mantel ein Glas mit einem Brechungsindex von nχ=1.48 (alle Angaben für eine Wellenlänge von 587 Nanometer) verwendet werden. Damit ergeben sich numerische Aperturen von NA = 0.35 (-I2= 1.52), beziehungsweise NA=O.55 (n2 = 1.58), oder sogar von NA=LOO (n2 = 1.81). Die hohe numerische Apertur in Verbindung mit dem großen Durchmesser von zumindest 50 Mikrometern führt auch dazu, daß mehr als 10 Moden, besonders bevorzugt zumindest 20 Moden im Lichtleiter geführt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Durchmesser des lichtleitenden Bereiches zumindest 0,01 Millimeter Durchmesser aufweist.Optical fiber numerical apertures of at least 0.3, at least 0.5, or even at least 0.7. For example, for the core optical glasses with refractive indices of n 2 = 1.52, n 2 = 1.58, or even n 2 = 1.81 and for the cladding a glass with a refractive index of nχ = 1.48 (all data for a wavelength of 587 nanometers) used become. This results in numerical apertures of NA = 0.35 (-I 2 = 1.52), or NA = O.55 (n 2 = 1.58), or even of NA = LOO (n 2 = 1.81). The high numerical aperture in combination with the large diameter of at least 50 micrometers also leads to more than 10 modes, more preferably at least 20 modes are guided in the light guide. This is especially true when the diameter of the photoconductive region has at least 0.01 millimeter diameter.
Das Verhältnis von Länge L zu Durchmesser .d des lichtleitenden Bereichs 8 des Lichtleiters,. L/d, beträgt weiterhin für eine gute Homogenisierung zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn die Maße des Lichtleiters so ausgewählt werden, dass das Produkt aus numerischer Apertur des Lichtleiters 5 mit dem Verhältnis von Länge L zu Durchmesser d des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters, NA • L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt. Demgemäss' wird, wenn ein Kern mit einem Brechungsindex von n2 = 1.52 und ein Mantel mit einem Brechungsindex von ni= 1.48 verwendet wird (NA=O.35), die Länge des Lichtleiters 5 vorteilhaft so bemessen, dass gilt: L > 10 • d / 0.35, bevorzugt L > 12 • d / 0.35 , besonders bevorzugt L > 15 • d / 0.35. Entscheidend für die Homogenisierung des Strahlungsfelds der Laserdiode ist die Anzahl der Reflexionen der Lichtstrahlen an derThe ratio of length L to diameter .d of the photoconductive region 8 of the optical fiber ,. L / d, is still for good homogenization at least 10, preferably at least 12, more preferably at least 15. It is particularly advantageous if the dimensions of the light guide are selected so that the product of numerical aperture of the light guide 5 with the ratio of length L to diameter d of the photoconductive region of the light guide, NA • L / d is at least 10, preferably at least 12, particularly preferably at least 15. Accordingly ', when a core having a refractive index of n 2 = 1:52, and a sheath is used with a refractive index of ni = 1:48 (NA = O.35), the length of the light guide 5 advantageously dimensioned such that: L> 10 • d / 0.35, preferably L> 12 • d / 0.35, more preferably L> 15 • d / 0.35. Decisive for the homogenization of the radiation field of the laser diode is the number of reflections of the light rays at the
Reflexionsfläche 11. Die Anzahl der Reflexionen hängt dabei sowohl von der ■ Eintrittsposition eines • Lichtstrahls, als auch von dessen Winkel ab. Für alle hindurchtretenden Lichtstrahlen kann aber leicht ein -beispielsweise mittels einer Raytracing-Simulation ermittelbarer- Mittelwert derReflection surface 11. The number of reflections depends both on the ■ entry position of a • light beam and on its angle. For all light rays passing through, however, it is easy to determine, for example, by means of a raytracing simulation, the mean value of the
Anzahl der Reflexionen aller möglichen Lichtstrahlen an der Reflexionsfläche 11 angegeben werden. Es hat sich dabei überraschend erwiesen, dass bereits geringe Werte dieser mittleren Reflexionsanzahl zu einer sehr guten Homogenisierung führen. So können Durchmesser und Länge des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters 11 so bemessen werden, daß das durch den Lichtleiter transmittierte Licht der Laserdiode 20 zumindest durchschnittlich 1,5 mal, bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,0 mal, besonders bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,5 mal imNumber of reflections of all possible light rays at the reflection surface 11 can be specified. It has surprisingly been found that even low values of this average number of reflections lead to a very good homogenization. Thus, the diameter and length of the light-conducting region of the light guide 11 can be dimensioned such that the light transmitted through the light guide of the laser diode 20 at least an average of 1.5 times, preferably at least an average of 2.0 times, more preferably at least 2.5 times average
Lichtleiter reflektiert wird. Bereits bei derart geringen Werten der durchschnittlichen Reflexionen wird die räumliche Verteilung des Lichts im allgemeinen hinreichend gut, insbesondere vergleichbar mit anderen bekannten Methoden, wie etwa der Strahlformung mit anamorphen Prismen homogenisiert.Reflected light guide. Even with such low values of the average reflections, the spatial distribution of the light is generally sufficiently well, in particular comparable to other known methods, such as beamforming, homogenized with anamorphic prisms.
Anhand der mittleren Anzahl der Reflexionen zeigt sich noch ein besonderer Vorteil der Erfindung. Ist die Laserdiode 20 nicht perfekt bezüglich der axialen Mittenachse des Lichtleiters 5 ausgerichtet, so treffen die Lichtstrahlen im Mittel schräger auf die Achse, so dass sich die mittlere Anzahl der Reflexionen erhöht. Damit steigt aber auch . gleichzeitig wieder die Homogenisierungswirkung der erfindungsgemäßen Strahlformungseinrichtung . Dementsprechend erlaubt die erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung größere Toleranzen, als dies mit bisher bekannten Lösungen der Fall ist.On the basis of the average number of reflections still shows a particular advantage of the invention. Is the laser diode 20 not perfectly aligned with respect to the axial center axis of the light guide 5, so the light rays hit the axis on the average obliquely, so that increases the average number of reflections. But that also increases. at the same time again the homogenization effect of the beam shaping device according to the invention. Accordingly, the beam shaping device according to the invention allows greater tolerances than is the case with previously known solutions.
Ist die Winkelverteilung der von der Laserdiode 20 ausgehenden Lichtstrahlen zu gering, um eine hinreichende mittlere Anzahl von Reflexionen zu erhalten, kann beispielsweise auch optional eine eingangsseitig zum Lichtleiter 5 angeordnete Linse 25 als .Fokussierungselement eingesetzt werden, so dass die Winkelverteilung der eingangsseitigen Lichtstrahlen aufgeweitet wird.If the angular distribution of the light beams emanating from the laser diode 20 is too small to obtain a sufficient average number of reflections, it is also possible, for example, optionally to have a lens 25 arranged on the input side to the light guide 5 . Focusing element can be used so that the angular distribution of the input-side light beams is widened.
Nach der Strahlformung der Lichtstrahlen durch die Strahlformungseinrichtung 3 werden die Lichtstrahlen bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Linse 22 auf einen Strahlteiler 26 fokussiert. Die am Strahlteiler 26 reflektierten Strahlen treffen dann auf ■ einen steuerbaren Verstellspiegel 28, mit welchem der Laserstrahl, beispielsweise zum Spurführen des Laserstrahls positionierbar ist. Der Laserstrahl wird dann mittels einer Objektivlinse 24 auf die Oberfläche eines optischen Mediums, beispielsweise einer DVD fokussiert . Die vom optischen Speichermedium zurückreflektierten Strahlen passieren schließlich den Strahlteiler 26 und werden dann mittels einer Linse 23 auf einen Photodetektor 30 fokussiert und dort in elektrische Signale umgewandelt". Zur Spursteuerung des Lichtstrahls mittels des Spiegels kann der Photodetektor 30 beispielsweise ein Vier-Quadranten- Detektor sein. Der Aufbau eines solchen optischen Systems mit Verstellspiegel 28 und Mehrquadranten-Detektor ist dem Fachmann bekannt, so dass hier nicht detailliert darauf eingegangen wird.After beam shaping of the light beams by the beam shaping device 3, the light beams are focused in the embodiment shown in FIG. 1 by means of a lens 22 onto a beam splitter 26. The beams reflected at the beam splitter 26 then encounter ■ a controllable adjustment mirror 28, with which the laser beam, for example, for tracking the laser beam can be positioned. The laser beam is then focused by means of an objective lens 24 onto the surface of an optical medium, for example a DVD. The beams reflected back from the optical storage medium eventually pass through the beam splitter 26 and are then focused by a lens 23 onto a photodetector 30 and converted into electrical signals. " For tracking the light beam by means of the mirror, the photodetector 30 can be, for example, a four-quadrant detector The structure of such an optical system with adjustment mirror 28 and multi-quadrant detector is known in the art, so that will not be discussed in detail here.
Aufgrund der Homogenisierung der räumlichenDue to the homogenization of the spatial
Intensitätsverteilung, die nach dem Durchgang durch die Strahlformungseinrichtung 3 nahezu oder im wesentlichen radialsymmetrisch ist, kann durch die Fokussierung mit der Objektivlinse 24 ein besonders kleiner Fokus-Durchmesser auf dem optischen Datenträger erhalten. Damit wird, verglichen mit einem optischen Signalaufnehmer ohne eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung 3 das Auslesen und/oder Schreiben kleinerer Bitstrukturen ermöglicht. Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere auch bei Verwendung einer blau emittierenden Laserdiode 20 zum Lesen und/oder Schreiben von DVD-Datenträgern der nächsten Generation entscheidend, da sich nur mit entsprechenden Fokussierungseigenschaften des optischen Systems gegenüber bisher verwendeten Lichtquellen überhaupt ein kleinerer Fokus mit derartigen blauen Lasern erzeugen lässt.Intensity distribution, which is almost or substantially radially symmetrical after passing through the beam shaping device 3, can obtain a particularly small focus diameter on the optical data carrier by focusing with the objective lens 24. This makes it possible to read out and / or write smaller bit structures compared with an optical signal receiver without a beam shaping device 3 according to the invention. The advantages of the invention are particularly important when using a blue-emitting laser diode 20 for reading and / or writing DVD discs of the next generation, since only with corresponding focusing properties of the optical system compared to previously used light sources ever a smaller focus with such blue lasers can generate.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung 3. Der Lichtleiter 5 dieses Ausführungsbeispiels ist mantellos. Dementsprechend bildet der gesamte Lichtleiter 5 hier den lichtleitenden Bereich 8 und die Reflexionsfläche 11 ist die Umfangs-Außenfläche 10 des Lichtleiters 5. Der Lichtleiter 5 weist wieder entlang seiner gesamten Länge runden, beziehungsweise kreisförmigen Querschnitt auf, so dass er in seiner Form dem Kern 7 des in den -Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiels entspricht und der lichtleitende Bereich ebenfalls zylindersymmetrisch bezüglich der optischen Achse des Lichtleiters 5 ist. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass die Totalreflexion an der Fläche 10 durch äußere Verschmutzung beeinträchtigt werden kann. Um dies zu vermeiden, ist eine staubdichte Verkapselung 35 vorgesehen, welche den Lichtleiter 5 umgibt. Zwischen der Verkapselung 35 und der Mantel-Außenfläche 10 des Lichtleiters 5 ist ein Hohlraum 37 freigelassen. Auf diese Weise ist die Reflexionsfläche 11 des Lichtleiters 5 eine an ein gasförmiges Medium -im vorliegenden Beispiel die im Hohlraum eingeschlossene Luft- angrenzende Oberfläche des lichtleitenden Mediums desFIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a beam shaping device 3 according to the invention. The light guide 5 of this exemplary embodiment has no sheath. Accordingly, the entire optical waveguide 5 here forms the light-conducting region 8 and the reflection surface 11 is the peripheral outer surface 10 of the optical waveguide 5. The optical waveguide 5 again has round or circular cross-section along its entire length, so that it has the shape of the core 7 of the in the. 1 and 2 and the photoconductive region is also cylindrically symmetrical with respect to the optical axis of the optical fiber 5. Here, however, there is the problem that the total reflection on the surface 10 can be affected by external contamination. To avoid this, a dust-tight encapsulation 35 is provided, which surrounds the light guide 5. Between the encapsulation 35 and the outer shell surface 10 of the light guide 5, a cavity 37 is left open. In this way, the reflection surface 11 of the light guide 5 is a to a gaseous medium -in the present example, the enclosed in the cavity air-adjacent surface of the photoconductive medium of
Lichtleiters 5. Auf diese Weise wird ein besonders hoher Brechungsindexsprung an der Reflexionsfläche 11, beziehungsweise hier der Mantel-Außenfläche 10 des Lichtleiters 5 erreicht. Wird beispielsweise wieder ein optisches Glas mit einem Brechungsindex von n2 = 1.52 für den Lichtleiter 5 verwendet, so ergibt sich eine numerische Apertur von NA = 1,00. Solch ein Glas oder Kunststoff mit relativ kleiner Brechzahl hat typischerweise ein höhere Transmission - speziell bei kleinen -Wellenlängen, also im blauen Bereich des sichtbaren Lichtes - und ist im Allgemeinen auch kostengünstiger als ein Glas oder 'Kunststoff mit relativ hoher Brechzahl, z.B. mit n2 = 1,81.Light guide 5. In this way, a particularly high refractive index jump on the reflection surface 11, or here the outer jacket surface 10 of the light guide 5 is achieved. For example, if an optical glass with a refractive index of n 2 = 1.52 is again used for the optical waveguide 5, the result is a numerical aperture of NA = 1.00. Such a glass or plastic with relatively small refractive index typically has a higher transmission - especially at small wavelengths, so in the blue region of visible light - and is generally also less expensive than a glass or 'plastic with a relatively high refractive index, for example n 2 = 1.81.
Die Fig. 4A bis 4C zeigen Längs- und Querschnittansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung 3. Dabei zeigt Fig. 4A einen Längsschnitt durch den Lichtleiter 5, Fig. 4B eine Querschnittansicht am Eintrittsende 13 und Fig. AC eine Querschnittansicht am. Austrittsende des Lichtleiters 5.4A to 4C show longitudinal and cross-sectional views of a further embodiment of a beam shaping apparatus 3 according to the invention. FIG. 4A shows a longitudinal section through the light guide 5, FIG. 4B shows a cross-sectional view at the inlet end 13 and FIG. AC shows a cross-sectional view at the outlet end of the light guide 5th
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Lichleiter einen konisch geformten, lichteintrittsseitigen Abschnitt. 40 "und einen zylindrischen, lichtaustrittsseitigen Abschnitt 41 auf. Entlang des Abschnitts 41 weist die den durch den Kern 7 gebildeten lichtführenden Bereich 8 begrenzende Reflexionsfläche 11 ähnlich zu dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiel einen runden, beziehungsweise kreisförmigen Querschnitt auf. Dies ist nochmals anhand der Querschnittansicht der Fig. 4C verdeutlicht.In this embodiment, the optical fiber has a conically shaped, light-entry side portion . 40 " and a cylindrical, light exit-side section 41. Along the section 41, the section defining the light-guiding region 8 formed by the core 7 has Reflection surface 11 similar to the example shown in FIGS. 1 and 2 a round, or circular cross-section. This is again illustrated by the cross-sectional view of FIG. 4C.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Beispielen ist die Reflexionsfläche 11 am Eintrittsende 13, wie anhand von Fig. 4B deutlich wird, außerdem elliptisch geformt. Diese Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft, da diese Form einer elliptisch deformierten Winkelverteilung derIn contrast to the preceding examples, the reflection surface 11 at the entrance end 13, as is clear from Fig. 4B, also elliptical shaped. This embodiment of the invention is advantageous because this shape of an elliptically deformed angular distribution of
Lichtintensität einer Laserdiode angepasst ist, so dass die Einkopplung verbessert wird.Light intensity of a laser diode is adjusted so that the coupling is improved.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich weiterhin aufgrund des konischen Abschnitts 40 derIn this embodiment of the invention further tapers due to the conical portion 40 of
Querschnitt des lichtleitenden Bereichs. Zwar entspricht hier beispielhaft die kleine Halbachse der elliptischen Reflexionsfläche am Eintrittsende" 13 im wesentlichen dem Radius der kreisförmigen Reflexionsfläche am Austrittsende 15, allerdings wird die Querschnittsfläche kleiner. Auf diese Weise wird zusätzlich zur Strahlformung außerdem eine Konzentrierung und Fokussierung des Lichts im Lichtleiter 5 erreicht. Dies kann selbstverständlich auch beispielsweise mit einem sich vom Eintrittsende 13 zum. Austrittsende 15 hin verjüngenden lichtführenden Bereich mit durchgehend kreisförmigem Querschnitt erreicht werden.Cross section of the photoconductive region. Although, by way of example, the small semiaxis of the elliptical reflection surface at the entrance end " 13 essentially corresponds to the radius of the circular reflection surface at the exit end 15, the cross-sectional area becomes smaller, thereby additionally concentrating and focusing the light in the light guide 5 in addition to the beam shaping. This can of course also be achieved, for example, with a light-guiding region with a continuously circular cross-section tapering from the inlet end 13 to the outlet end 15.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen Winkelverteilungen der Lichtintensität vor und nach der Strahlformung mittels einer erfindungsgemäßen Strahlformungsvorrichtung 3. Dabei zeigen die Fig. 5 und 7 Verteilungen vor der Strahlformung. Fig. 7 zeigt dabei das Strahlprofil in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. In Fig. 5 ist die Intensität entlang der in Fig. 7 eingezeichneten Richtungen A und B dargestellt. Insbesondere entlang der Richtung B ist das Strahlprofil stark asymmetrisch, wobei in der in Fig. 5 dargestellten Winkelverteilung B sogar mehrere Maxima zu erkennen sind.FIGS. 5 to 8 show angular distributions of the light intensity before and after the beam shaping by means of a beam shaping device 3 according to the invention. FIGS. 5 and 7 show distributions before beam shaping. Fig. 7 shows the beam profile in a plane perpendicular to the propagation direction. In Fig. 5, the intensity along the drawn in Fig. 7 directions A and B is shown. In particular, along the direction B If the beam profile is strongly asymmetrical, in the angular distribution B shown in FIG. 5 even several maxima can be seen.
In den Fig. 6 und 8 sind die entsprechenden Verteilungen nach der Strahlformung, also nach dem Austritt aus dem Lichtleiter dargestellt. Wie anhand dieser Figuren deutlich wird, ist selbst eine stark asymmetrische Winkelverteilung mittels der Erfindung vollständig in eine radialsymmetrische Verteilung überführbar.FIGS. 6 and 8 show the corresponding distributions after the beam formation, that is to say after the exit from the light guide. As is clear from these figures, even a highly asymmetric angular distribution by means of the invention can be completely converted into a radially symmetric distribution.
Fig. 9 zeigt in schematischer Ansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen9 shows a schematic view of a further embodiment of a device according to the invention
Strahlformungseinrichtung 3 für ein optisches System, wie beispielsweise einem optischen Signalaufnehmer.Beam shaping device 3 for an optical system, such as an optical signal pickup.
Die in diesem Beispiel dargestellte Ausführungsform weist ähnlich wie das in den Fig. 4A bis 4C gezeigten Beispiel einen Lichtleiter 5 mit einer runden Lichtaustrittsfläche 15 und eine Lichteintrittsfläche 13 mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche 15 unterscheidenden Querschnitt auf, wobei der Lichtleiter weiterhin eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnitsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist. Vorzugsweise geht dabei der Lichtleiter entlang zumindest eines Abschnitts und entlang derSimilar to the example shown in FIGS. 4A to 4C, the embodiment shown in this example has a light guide 5 with a round light exit surface 15 and a light entry surface 13 with a different cross section from the light exit surface 15, wherein the light guide further has one of the cross sectional shape the light entrance surface in the cross section shape of the light exit surface has transitional shape. Preferably, the light guide goes along at least a portion and along the
Lichtführungsrichtung im Querschnitt kontinuierlich von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche 13 in die Querschnittsform der Lichtaustrittsfläche 15 über.Light guide direction in cross section continuously from the cross-sectional shape of the light entry surface 13 in the cross-sectional shape of the light exit surface 15 via.
'Die Lichteintrittsfläche 13 weist insbesondere eine laggestreckte Form auf, die dazu geeignet ist, Licht einer entsprechenden langgestreckten Lichtquelle aufzufangen und entlang des Lichtleiters 5 zur Lichtaustrittsfläche 15 zu leiten. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel ist die Querschnittsform der Lichteintrittsfläche rechteckig. Ebenso kann die Lichteintrittsfläche aber auch eine andersartige langgestreckte Form, beispielsweise mit gerundeten Ecken oder begrenzenden Halbkreisen, wie in Fig. 10A, beziehungsweise Fig. 1OB gezeigt, oder auch in Gestalt eines abgeflachten Polygons, wie der in 'Fig.- IOC gezeigten sechseckigen Form aufweisen. Werden langgestreckte Lichtquellen eingesetzt, ist es von Vorteil, wenn die Lichteintrittsfläche 13 des Lichtleiters 5 eine langgestreckte Form mit einem Verhältnis von Länge zu In particular, the light entry surface 13 has a stretched shape which is suitable for collecting light from a corresponding elongate light source and for guiding it along the light guide 5 to the light exit surface 15. In the example shown in FIG. 9, the Cross-sectional shape of the light entrance surface rectangular. Also, the light entry surface but may also be a different type of elongated shape, for example with rounded corners or limiting semi-circles as shown in FIG. 10A or FIG. 1Ob, or even in the form of a flattened polygon, such as the hexagonal shape shown in 'Fig.- IOC exhibit. If elongate light sources are used, it is advantageous if the light entry surface 13 of the light guide 5 has an elongate shape with a length to
Breite von zumindest 5 zu 1 aufweist. Damit können dann beispielsweise Laserbarren als Lichtquellen eingesetzt werden.Width of at least 5 to 1 has. Thus, for example, laser bars can be used as light sources.
Der Lichtleiter 5 muß allgemein keinen zylindrischen, lichtaustrittsseitigen Abschnitt aufweisen, sondern kann auch erst an der Austrittsfläche 15 entgültig in eine . kreisförmige Querschnittform übergehen. Vorzugsweise ist jedoch der Lichtleiter 5 zumindest im Bereich der Lichtaustrittsfläche 15 zylindrisch, um eine guteThe light guide 5 must generally have no cylindrical, light exit-side section, but can also only at the exit surface 15 finally in a. go over circular cross-sectional shape. Preferably, however, the optical waveguide 5 is cylindrical, at least in the region of the light exit surface 15, in order to achieve a good
Homogenisierung der azimutalen Winkelverteilung des austretenden Lichts zu erreichen. Vorzugsweise ist der Übergang von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche 13 zur Querschnittsform der Lichtaustrittsfläche 15 weiterhin kontinuierlich, um Verluste unter anderem durch Zurückreflexion zu minimieren. Der Lichtleiter ist bevorzugt ein Lichtleiter mit Kern und Mantel, insbesondere mit solche Verhältnissen von Brechungsindizes der Materialien, wie sie auch bei den in den Fig. 2, 4A - 4C gezeigten Beispielen verwendet werden, demgemäß weist ein solcher Lichtleiter eine numerische Apertur von vorzugsweise zumindest 0.3, besonders bevorzugt zumindest 0.5 auf. Auch ein Kern-Mantel-Stab mit einer numerischen Apertur von zumindest 0.7 kann verwendet werden, wenn beispielsweise sehr divergente Lichtquellen eingesetzt werden sollen. Sind Streueffekte durch sich ablagernden Staub oder andere Verschmutzungen unkritisch, so kann analog zu dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel auch eine mantellose Stange verwendet werden.Homogenization of the azimuthal angular distribution of the exiting light to achieve. Preferably, the transition from the cross-sectional shape of the light entry surface 13 to the cross-sectional shape of the light exit surface 15 is still continuous to minimize losses, inter alia, by back reflection. The optical waveguide is preferably a core-clad optical fiber, in particular having such ratios of refractive indices of the materials as used in the examples shown in Figs. 2, 4A-4C, accordingly, such optical waveguide has a numerical aperture of preferably at least 0.3, more preferably at least 0.5. Also, a core-shell rod with a numerical aperture of at least 0.7 can be used, for example when very divergent light sources are used should be. If scattering effects due to depositing dust or other soiling are not critical, analogous to the example shown in FIG. 3, a barless bar can also be used.
Fig. 11 zeigt ein als Ganzes mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnetes optisches System, in welchem eine wie in Fig. 9 dargestellte Strahlformungseinrichtung verwendet wird, die einen Lichtleiter 5 mit einer langgestreckten rechteckigen Lichteintrittsfläche 13 umfaßt.'Fig. 11 shows an optical system denoted as a whole by the reference numeral 2, in which a beam shaping device as shown in Fig. 9 is used, which comprises a light guide 5 with an elongate rectangular light entrance surface 13. '
Eintrittsseitig zur Strahlformungseinrichtung 3 ist ein Laserbarren 50 so angeordnet, daß dessenOn the inlet side to the beam shaping device 3, a laser bar 50 is arranged so that its
Lichtaustrittsöffnung 51 gegenüber der Lichteintrittsfläche 13 des Lichtleiters 5 liegt. Die Lichteintrittsfläche 13 ist entsprechend der langgestreckten Lichtaustrittsöffnung 51 des Laserbarrens 50 orientiert, so daß ein Maximum des emittierten Lichts in den Lichtleiter 5 eintreten kann.Light exit opening 51 opposite to the light entry surface 13 of the light guide 5 is located. The light entry surface 13 is oriented in accordance with the elongated light exit opening 51 of the laser bar 50, so that a maximum of the emitted light can enter the light guide 5.
Weiterhin ist die Strahlformungseinrichtung 3 einer optischen Faser 54 vorgeordnet, so daß das aus der' Lichtaustrittsfläche 15 des Lichtleiters 5 austretende homogenisierte Licht in die optische Faser einkoppeln kann.Further, the beam shaping device is arranged upstream of an optical fiber 54 3, so that the light guide can couple 5 homogenized exiting light into the optical fiber from the 'light exit surface 15 °.
Auch dieses optische System kann -beispielsweise ein optischer Signalaufnehmer sein. Ebenso kann das System mit den in Fig. 11 gezeigten allgemeinen Bestandteilen Lichtquelle (hier beispielhaft der Laserbarren 50) , Strahlformungseinrichtung und optische Faser 54 aber auch ein optischer Transmitter sein.This optical system can also be, for example, an optical signal pickup. Likewise, the system with the general components shown in FIG. 11, light source (here by way of example of the laser bar 50), beam shaping device and optical fiber 54, can also be an optical transmitter.
Die Fig. 12A und 12B zeigen eine Anordnung und Verfahrensschritte zur Herstellung einerFIGS. 12A and 12B show an arrangement and method steps for producing a
Strahlformungseinrichtung, insbesondere mit einem solchen Lichtleiter, wie ihn die Fig. 4A bis 4C oder Fig. 9 zeigen. Das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens basieren darauf, daß transparentes Material heißgepresst wird, so daß ein Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche und einer Lichteintrittsfläche mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche unterscheidenden Querschnitt erhalten wird, wobei der Lichtleiter eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnitsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist.Beam shaping device, in particular with such a light guide, as shown in FIGS. 4A to 4C or FIG. 9. The method and apparatus for carrying out this method are based on hot-pressing transparent material to obtain a light guide having a round light exit surface and a light entrance surface having a cross section different from the light exit surface, the light guide being one of the cross-sectional shape of the light entrance surface has in the Querschnitsform the light exit surface transitional shape.
Bei dem in den Fig. 12A, 12B gezeigten Beispiel wird dazu das transparente Material zwischen den Preßflächen 59, 63 zweier Formhälften 57, 61 einer Preßform in die zwischen zumindest zwei Formhälften einer Preßform der als Ganzes mit dem Bezugszeichen 55 bezeichneten Vorrichtung heißgepresst. Die' Beheizung der Preßform und des transparenten Materials erfolgt induktiv mittels Induktoren 70. Im" Speziellen wird bei dem in den Fig. 12A, 12B eine transparente Stange 65, besonders bevorzugt aus Glas mit der Querschnittsform des Austrittsendes an einem Ende in der Preßform so umgeformt, daß dieses Ende der Stange eine abweichende Querschnittsfo'rm erhält. Fig. 12 zeigt dazu die Stange, wie sie zwischen den Preßflächen 59, 63 der Formhälften 57, 61 vor dem Pressen eingelegt ist. In Fig. 12B ist die Anordnung nach erfolgtem Zusammenpressen dargestellt. Das in die Preßform eingelegte Ende hat nun durch das Pressen eine langgestreckte, rechteckige Form erhalten.In the example shown in FIGS. 12A, 12B, for this purpose, the transparent material between the pressing surfaces 59, 63 of two mold halves 57, 61 of a mold is hot-pressed into at least two mold halves of a mold of the apparatus designated as a whole by the reference numeral 55. The 'heating the mold and of the transparent material takes place inductively by means of inductors 70. "Specifically, in the in FIGS. 12A, 12B, a transparent rod 65, particularly preferably made of glass with the cross-sectional shape of the outlet end at one end in the mold so transformed that this end of the rod receives a different Querschnittsfo 'rm. Fig. 12 shows, the rod as it between the pressing surfaces 59, 63 of the mold halves 57, is inserted 61 before pressing. In Fig. 12B, the arrangement after completion of pressing together The end inserted in the mold has now been given an elongated, rectangular shape by pressing.
In den Fig. 13A, 13B ist eine alternative Verfahrensweise zur Herstellung eines Lichtleiters, für eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung dargestellt. Bei dieser Variante wird anstelle einer transparenten Stange, insbesondere aus Glas, ein Faserbündel 76 als transparentes Material eingesetzt. Das Faserbündel 76 ist von einer Ferrule 75, vorzugsweise aus metallischem Material umgeben. Fig. 13A zeigt das in die Preßform eingelegte Faserbündel 76 mit Ferrule 75.FIGS. 13A, 13B show an alternative procedure for producing a light guide, for a beam shaping device according to the invention. In this variant, instead of a transparent rod, in particular of glass, a fiber bundle 76 is used as a transparent material. The fiber bundle 76 is surrounded by a ferrule 75, preferably of metallic material. Fig. 13A shows the fiber bundle 76 with ferrule 75 inserted in the mold.
Das Faserbündel 76 mit der Ferrule 75 wird dann heißgepresst, wobei wie in dem in Fig. 12A, 12B gezeigten Beispiel die Preßflächen 59, 63 der Formhälften 57, 61 aufeinandergepresst werden. Um die Fasern miteinander zu verschmelzen wird auch in diesem' Beispiel eine induktive Beheizung mittels Induktoren 70 verwendet. Beim Heißpressen verformt sich auch die Ferrule 75, so daß eine wie in Fig. 13B gezeigte langgestreckte Querschnittsform eines Endes des Lichtleiters erhalten wird, wobei die einzelnen Fasern des Faserbündels zu einem verschmolzenen Faserbündel 77 verbunden werden. Auf eine bestimmte Ordnung der Fasern kommt es dabei nicht an. Entscheidend ist vielmehr, daß das gesamte Faserbündel nach dem Verbinden die vorgesehene Querschnittsform aufweist. Demgemäß werden die Fasern insbesondere am Lichteintrittsende ohne regelmäßige Anordnung zusammengefasst . Die Fasern des Faserbündels können weiterhin auch mantellos sein, um die optisch wirksame, effektive Querschnittsfläche an den Enden zu vergrößern.The fiber bundle 76 with the ferrule 75 is then hot-pressed, whereby, as in the example shown in Figs. 12A, 12B, the pressing surfaces 59, 63 of the mold halves 57, 61 are pressed together. Around the fibers to fuse together, an inductive heating is used by means of inductors 70 also in this' example. Upon hot pressing, the ferrule 75 also deforms to provide an elongate cross-sectional shape of one end of the optical fiber as shown in FIG. 13B, with the individual fibers of the fiber bundle joined into a fused fiber bundle 77. On a certain order of the fibers it does not matter. Rather, it is decisive that the entire fiber bundle after joining has the intended cross-sectional shape. Accordingly, the fibers are combined in particular at the light entry end without regular arrangement. The fibers of the fiber bundle can furthermore also be sheathless in order to increase the optically effective, effective cross-sectional area at the ends.
Alternativ können die Fasern des Faserbündels 76 auch miteinander verklebt werden. In diesem Fall ist eine ' induktive Beheizung nicht notwendig. Das Faserbündel kann in diesem Fall in der Preßform während des Aushärtens des Klebers, beispielsweise eines Kunstharzes, in die vorgesehene Form gebracht werden. Die Fig. 14A, 14B zeigen eine weitere Vorrichtung 55 und Verfahrensschritte zur Herstellung von Lichtleitern für eine erfindungsgemäße Strahlformungseinrichtung. In dieser Vorrichtung wird das Heißpressen nicht wie bei den in den Fig. IIA, IIB, 12A, 12B gezeigten Vorrichtungen durchAlternatively, the fibers of the fiber bundle 76 can also be glued together. In this case, 'inductive heating is not necessary. The fiber bundle in this case can be brought into the intended form in the mold during the curing of the adhesive, for example a synthetic resin. FIGS. 14A, 14B show a further device 55 and method steps for producing optical fibers for a beam shaping device according to the invention. In this device, hot pressing does not proceed as in the devices shown in Figs. IIA, IIB, 12A, 12B
Zusammenpressen von Formhälften durchgeführt. Vielmehr wird hier ein ein Strang transparenten Materials in Form eines Faserbündels 76 in Längsrichtung in ein konisch geformtes Formwerkzeug 80 eingeführt (Fig. 14A) und nachfolgend durch weiteres Vorschieben eingepresst und heißgeformt ._ Dazu weist das Formwerkzeug einen Kanal 81' mit einem konischen Abschnitt 82 auf, welcher sich in der durch den Pfeil gekennzeichneten Einführrichtung verengt. Auch in diesem Beispiel ist das Faserbündel 76 zumindest in dem Bereich, welcher heißgeformt werden soll, von einer verformbaren, metallischen Ferrule 75 umgeben. Durch die induktive Beheizung schmelzen beim Einpressen in Längsrichtung die einzelnen Fasern auf und verschmelzen miteinander, wobei gleichzeitig der Durchmesser des Strangs und der Ferrule durch das Entlanggleiten in dem sich in Einführrichtung verengenden konischen Abschnitt veringert. Dabei bildet sich wieder ein Abschnitt aus miteinander verschmolzenen Fasern 76.' Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 14B dargestellt.Compression of mold halves performed. Rather, here a strand of transparent material in the form of a fiber bundle 76 in the longitudinal direction in a conically shaped mold 80 is introduced (Fig. 14A) and subsequently pressed by further advancing and hot formed ._ For this purpose, the mold has a channel 81 'with a conical portion 82nd on, which narrows in the direction indicated by the arrow insertion. In this example too, the fiber bundle 76 is surrounded by a deformable metallic ferrule 75 at least in the region which is to be hot-formed. Due to the inductive heating, the individual fibers melt during molding in the longitudinal direction and fuse together, at the same time the diameter of the strand and the ferrule by sliding along in the narrowing in the insertion direction conical section narrows. Here again, a portion forms fused fibers 76. 'This step is shown in Fig. 14B.
Auch mit einem solchen konischen Werkzeug" kann alternativ zu einem Verschmelzen der Fasern des Faserbündels 76 eine Verbindung der Fasern durch Verkleben erfolgen.Even with such a conical tool " , as an alternative to fusing the fibers of the fiber bundle 76, the fibers can be bonded by gluing.
Fig. 15 zeigt einen Wellenleiter 5 einerFig. 15 shows a waveguide 5 a
Strahlformungseinrichtung, wie er beispielsweise durch eine Kombination der in den Fig. 13A, 13B und 14A, 14B .gezeigten Verfahrensschritte erhalten werden kann. Der Lichtleiter 5 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung weist mehrere miteinander zumindest entlang eines Abschnitts miteinander verschmolzene Fasern, beziehungsweise ein entlang dieses Abschnitts verschmolzenes Faserbündel auf. Insbesondere sind die Fasern am Lichtaustrittsende entlang des zylindrischen Längsabschnitts 41 mit der Lichtaustrittsfläche 15 und am Lichteintrittsende entlang des Längsabschnitts 43 mit der Lichteintrittsfläche 13 miteinander verschmolzen. Weiterhin sind die Fasern in einem zwischen den Abschnitten 41, 43' liegenden Abschnitt 43 nicht miteinander verschmolzen. Damit bleibt der Lichtleiter 5 sogar flexibel. Im Bereich der Abschnitte 41, 43, also dort, wo die Fasern miteinander verschmolzen sind, ist das verschmolzenen Material außerdem jeweils von einer metallischen Ferrule 75 umgeben. Eine Homogenisierung der azimutalen intensitätsverteilung wird unter anderem im ■ zylindrischen, lichtaustrittsseitigen Abschnitt' 41 erreicht .Beam shaping device, as may be obtained, for example, by a combination of the method steps shown in FIGS. 13A, 13B and 14A, 14B. The light guide 5 according to this embodiment of the invention has a plurality of each other at least along a portion with each other fused fibers, or a fiber bundle fused along this section. In particular, the fibers are fused together at the light exit end along the cylindrical longitudinal section 41 with the light exit surface 15 and at the light entry end along the longitudinal section 43 with the light entry surface 13. Furthermore, the fibers are not fused together in a portion 43 lying between the sections 41, 43 ' . Thus, the light guide 5 even remains flexible. Moreover, in the region of the sections 41, 43, ie where the fibers have fused together, the fused material is in each case surrounded by a metallic ferrule 75. Homogenization of the azimuthal intensity distribution is cylindrical, inter alia, in ■ reaches the light exit side portion '41st
Der Lichtleiter 5, wie ihn Fig. 15 zeigt, kann wie folgt hergestellt werden: Der lichteintrittsseitige, abgeflachte Abschnitt 43' mit einer dementsprechend langgestrecktenThe light guide 5, as shown in FIG. 15, can be manufactured as follows: The light entry side, flattened portion 43 ' with a correspondingly elongated
Eintrittsöffnung 13 kann beispielsweise mit einer Preßform einer Vorrichtung 55 wie anhand der Fig. 13A, 13B beschrieben wurde, durch Heißpressen und verschmelzen oder Verkleben hergestellt werden. Für den zylindrischen Abschnitt 41 bietet sich beispielsweise ein Heißpressen und Verschmelzen oder auch ein Verkleben des Faserbündels 76 in. einem konischen Formwerkzeug entsprechend dem anhand der Fig. 14A, 14B erläuterten Verfahren an.Inlet opening 13 can be made, for example, by a press mold of a device 55 as described with reference to FIGS. 13A, 13B, by hot pressing and fusing or gluing. For the cylindrical portion 41, for example, a hot pressing and fusing or even bonding of the fiber bundle 76 in. A conical mold according to the method explained with reference to FIGS. 14A, 14B offers.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise" variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden. Bezugs zeichenlisteIt is apparent to one skilled in the art that the invention is not limited to the embodiments described above, but rather can be varied in many ways. "In particular, the features of the individual exemplary embodiments can also be combined with each other. Reference sign list
Figure imgf000036_0001
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000036_0001
Figure imgf000037_0001

Claims

Patentansprücheclaims
1.Strahlformungseinrichtung, insbesondere eines optischen1. beam shaping device, in particular an optical
Signalaufnehmers, umfassend einen Lichtleiter, welcher zumindest entlang eines Längsabschnitts einen zylindersymmetrischen lichtleitenden Bereich aufweist.Signal receiver, comprising a light guide, which has at least along a longitudinal section a cylindrically symmetric photoconductive region.
'2.Strahlformungseinrichtung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter zumindest entlang eines Längsabschnitt eine Reflexionsfläche mit rundem Querschnitt aufweist.Second beam forming device according to claim i, characterized in that the optical waveguide has a reflection surface with a round cross section at least along a longitudinal section.
3.Strahlformungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter eine transparente, insbesondere starre Stange umfasst.3. Beam shaping device according to claim 1 or 2, characterized in that the light guide comprises a transparent, in particular rigid rod.
4. Strahlformungseinrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Stange einen Kern und zumindest entlang wenigstens eines Abschnitts . einen Mantel mit niedrigerem 'Brechungsindex als der des Kerns oder einen Gradientenindex-Lichtleiter umfasst.4. beam forming device according to claim 3, characterized in that the transparent rod has a core and at least along at least a portion. as comprising a casing with a lower 'refractive index of the core or a graded-index optical fiber.
5. Strahlformungseinrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich der ' transparenten Stange mantellos ist.5. beam forming device according to claim 3 or 4, characterized in that at least a portion of the ' transparent rod is shabby.
6. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter mehr als 10 Moden, besonders bevorzugt zumindest 20 Moden leitet.6. beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide more than 10 modes, more preferably at least 20 modes directs.
.7.Strahlformungseinrlchtung eines optischen Systems, insbesondere gemäß einem der vo-rstehenden Ansprüche, insbesondere eines optischen Signalaufnehmers, umfassend einen Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche und eine Lichteintrittsfläche mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche unterscheidenden Querschnitt, wobei der Lichtleiter eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnitsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist..7.Strahlformungseinrlchtung an optical system, in particular according to any one of the preceding claims, in particular an optical signal pickup, comprising a light guide with a round light exit surface and a light entrance surface having a cross section different from the light exit surface, the light guide having a shape transitioning from the cross sectional shape of the light entrance surface to the cross sectional shape of the light exit surface.
8. Strahlformungseinrichtung gemäß dem vorstehenden8. beam shaping device according to the above
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter entlang zumindest eines Abschnitts eine sich entlang der Lichtführungsrichtung kontinuierlich von derClaim, characterized in that the light guide along at least a portion of a continuously along the light guide direction of the
Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnittsform der Lichtaustrittsfläche übergehende Form aufweist.Has cross-sectional shape of the light entry surface in the cross-sectional shape of the light exit surface transitional shape.
9. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters rechteckig oder quadratisch ist.9. beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the light entry surface of the light guide is rectangular or square.
10.Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters eine langgestreckte Form aufweist, mit einem Verhältnis von Länge zu Breite von zumindest 5 zu 1.10. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the light entry surface of the light guide has an elongated shape, with a ratio of length to width of at least 5 to 1.
11.Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtleitende Bereich des Lichtleiters einen Durchmesser von zumindest 0,01 Millimeter, vorzugsweise zumindest 0,1 Millimeter, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1 Millimeter aufweist .11.Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the light-conducting region of the light guide has a diameter of at least 0.01 millimeters, preferably at least 0.1 millimeters, more preferably in the range of 0.5 to 1 millimeter.
12.Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden12.Beam shaping device according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des lichtleitenden Bereiches bevorzugt bei zumindest dem 10-, vorzugsweise zumindest dem 20-fachen der Wellenlänge transmittierten Lichts liegt.Claims, characterized in that the diameter of the photoconductive region is preferably at least the Is 10, preferably at least 20 times the wavelength transmitted light.
13. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die13. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the
Lichteintrittsfläche des Lichtleiters eine größere Fläche als die Lichtaustrittsfläche aufweist.Light entrance surface of the light guide has a larger area than the light exit surface.
14. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die14. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the
Reflexionsfläche des Lichtleiters am Eintrittsende einen elliptischen Querschnitt aufweist.Reflection surface of the light guide at the entrance end has an elliptical cross-section.
15. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Lichtleiters konisch geformt ist.15. beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that at least a portion of the light guide is conically shaped.
16. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden16. Beam shaping device according to one of the preceding
Ansprüche, gekennzeichnet durch .einen Lichtleiter mit einem sich vom Eintritts- zum Austrittsende hin verjüngenden Querschnitt des lichtleitenden Bereichs.Claims, characterized by .A light guide having a tapering from the inlet to the outlet end of the cross-section of the photoconductive region.
17. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden17. Beam shaping device according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter ' eine numerische Apertur NA von zumindest 0.3, bevorzugt von zumindest 0.5, besonders bevorzugt von zumindest 0.7 aufweist .Claims, characterized in that the light guide 'has a numerical aperture NA of at least 0.3, preferably of at least 0.5, more preferably of at least 0.7.
18. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' dass das Verhältnis von Länge L zu Durchmesser d des lichtleitenden Bereichs des Lichtleiters L/d zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt. 19. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus numerischer Apertur mit dem Verhältnis von Durchmesser d zu Länge L des lichtleitenden Bereichs des Wellenleiters, NA • d/L zumindest 10, bevorzugt zumindest 12, besonders bevorzugt zumindest 15 beträgt.18, beam-shaping device according to one of the preceding claims, characterized in 'that the ratio of length L to diameter d of the conductive region of the optical waveguide L / d of at least 10, preferably at least 12, more preferably at least 15 weight. 19. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the product of numerical aperture with the ratio of diameter d to length L of the light-conducting region of the waveguide, NA • d / L is at least 10, preferably at least 12, particularly preferably at least 15 ,
20. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter zumindest teilweise aus Glas gefertigt ist.20. beam forming device according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide is at least partially made of glass.
21. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter zumindest teilweise aus Kunststoff gefertigt ist.21. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide is at least partially made of plastic.
22.Strahlformungseinrichtung, gekennzeichnet durch ein eingangsseitig zum Lichtleiter angeordnetes Fokussierungs- oder Defokussierungselement .22.Beam shaping device, characterized by an input side to the light guide arranged focusing or Defokussierungselement.
23.Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine staubdichte Verkapselung des Lichtleiters.23.Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized by a dust-tight encapsulation of the light guide.
24. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die24. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the
Reflexionsfläche des Lichtleiters eine an ein gasförmiges Medium oder Vakuum angrenzende Oberfläche eines lichtleitenden Mediums umfasst.Reflection surface of the optical fiber comprises an adjacent to a gaseous medium or vacuum surface of a photoconductive medium.
25. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Eintritts- und/oder Austrittsfläche des Lichtleiters mit einer Antireflexbeschichtung versehen sind. 26. Strahlforrαungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter ein Faserbündel umfasst.25. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the entry and / or exit surface of the light guide are provided with an antireflection coating. 26. Strahlforrαungseinrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the light guide comprises a fiber bundle.
27. Strahlformungseinrichtung gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern insbesondere am Lichteintrittsende ohne regelmäßige Anordnung zusammengefasst sind.27. beam forming device according to the preceding claim, characterized in that the fibers are combined in particular at the light entry end without regular arrangement.
28. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mantellose Fasern28. Beam shaping device according to one of the two preceding claims, characterized by non-sheath fibers
29. Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter mehrere miteinander zumindest entlang eines Abschnitts miteinander verschmolzene oder verklebte Fasern umfasst.29. Beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical waveguide comprises a plurality of fibers which are fused or bonded together at least along a section.
30.Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter mehrere Fasern umfaßt, welche am Lichteintritts- und Lichtaustrittsende miteinander verschmolzen oder verklebt und in einem dazwischenliegenden Abschnitt nicht miteinander verschmolzen oder verklebt sind.30.A beam shaping device according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide comprises a plurality of fibers which are fused or glued together at the light entry and light exit end and are not fused or glued together in an intermediate section.
31. Optisches System mit einer Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.31. An optical system with a beam shaping device according to one of the preceding claims.
32. Optisches System gemäß dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen eintrittsseitig zur32. Optical system according to the preceding claim, characterized by an inlet side for
Strahlformungseinrichtung angeordneten Laserbarren.Beam shaping arranged laser bar.
33. Optisches System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlformungseinrichtung einer optischen Faser vorgeordnet ist. 34. Optischer Signalaufnehmer mit einer Lichtquelle und einer Strahlformungseinrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. . • .33. Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the beam shaping device is arranged upstream of an optical fiber. 34. Optical signal sensor with a light source and a beam shaping device according to one of the preceding claims. , • .
35. Optischer Signalaufnehmer gemäß dem vorstehenden35. Optical signal sensor according to the above
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Laserdiode umfasst.Claim, characterized in that the light source comprises a laser diode.
36. Optischer Signalaufnehmer gemäß dem vorstehenden36. Optical signal sensor according to the above
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserdiode eine blau emittierende Diode ist.Claim, characterized in that the laser diode is a blue emitting diode.
37. Optischer Signalaufnehmer gemäß ' einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Durchmesser und Länge des Lichtleiters so bemessen sind, dass das durch den Lichtleiter transmittierte Licht der Lichtquelle zumindest durchschnittlich 1,5 mal, bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,0 mal, besonders bevorzugt zumindest durchschnittlich 2,0 mal im Lichtleiter reflektiert wird.37. Optical signal sensor according to ' one of the preceding claims, characterized in that the diameter and length of the light guide are dimensioned so that the light transmitted through the light guide light of the light source at least an average of 1.5 times, preferably at least an average of 2.0 times, more preferably at least an average of 2.0 times reflected in the light guide.
38. Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters für eine Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei transparentes Material heißgepresst wird, so daß ein Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche und einer Lichteintrittsfläche mit einem sich von der Lichtaustrittsfläche unterscheidenden Querschnitt . erhalten wird, wobei der Lichtleiter eine von der Querschnittsform der Lichteintrittsfläche in die Querschnitsform der Lichtaustfittsflache übergehende" Form aufweist. 39. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Material zwischen zumindest zwei Formhälften einer Preßform heißgepresst wird.38. A method for producing a light guide for a beam shaping device of an optical system according to any one of the preceding claims, wherein transparent material is hot-pressed, so that a light guide having a round light exit surface and a light entrance surface having a different from the light exit surface cross-section. is obtained, wherein the light guide has a transition from the cross-sectional shape of the light entry surface in the cross-sectional shape of the Lichtaustfittsflache " shape. 39. Method according to the preceding claim, characterized in that the transparent material is hot-pressed between at least two mold halves of a mold.
40. Verfahren gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine transparente Stange mit der Querschnittsform des Ein- oder Austrittsendes an einem Ende in einer Preßform so umgeformt wird, daß dieses Ende der Stange eine abweichende Querschnittsform erhält.40. The method according to one of the two preceding claims, characterized in that a transparent rod is formed with the cross-sectional shape of the inlet or outlet end at one end in a mold so that this end of the rod receives a different cross-sectional shape.
41.Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein transparentes Faserbündel zumindest abschnittsweise miteinander verschmolzen wird.41.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a transparent fiber bundle is fused together at least in sections.
42. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eines Faserbündels an dessen Enden miteinander verschmolzen werden.42. Method according to the preceding claim, characterized in that the fibers of a fiber bundle are fused together at its ends.
43.Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern insbesondere am Lichteintrittsende ohne regelmäßige Anordnung zusammengefasst werden.43.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers are combined in particular at the light entry end without regular arrangement.
44.Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Material, insbesondere ein Faserbündel in einer Metall-Ferrule ■ heißgepresst wird.44.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transparent material, in particular a fiber bundle in a metal ferrule ■ is hot pressed.
45. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißpressen mit induktiver Beheizung durchgeführt, wird. 46. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang transparenten Materials in Längsrichtung in ein konisch geformtes Formwerkzeug eingepresst und heißgeformt wird.45. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hot pressing is carried out with inductive heating , is. 46. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a strand of transparent material is pressed in the longitudinal direction in a conically shaped mold and hot formed.
47. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Heißpressen ein transparenter Mantel aufgebracht wird.47. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the hot pressing a transparent jacket is applied.
48.Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters für eine Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Lichtleiter für eine Strahlformungseinrichtung eines optischen Systems hergestellt wird, indem die Fasern eines Faserbündels zumindest entlang eines Abschnitts miteinander verklebt werden und die Verklebung so vorgenommen wird, daß ein Lichtleiter mit einer runden Lichtaustrittsfläche erhalten wird. 48.A method for producing a light guide for a beam shaping device of an optical system, in particular according to one of the preceding claims, wherein a light guide for a beam shaping device of an optical system is produced by the fibers of a fiber bundle are glued together at least along a portion and the bonding done so is that a light guide is obtained with a round light exit surface.
PCT/EP2006/001959 2005-03-03 2006-03-03 Beam forming device of an optical system, especially an optical signal sensor, and optical system, particularly optical sensor, comprising a beam forming device WO2006092320A2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005009642.5 2005-03-03
DE102005009642A DE102005009642B4 (en) 2005-03-03 2005-03-03 Optical signal pickup with beam shaping device
DE200510038999 DE102005038999A1 (en) 2005-08-16 2005-08-16 Beam forming device for optical signal sensor, has fiber-optical light guide provided with cylindrically symmetric light-guiding area along longitudinal section, where light guide exhibits reflection surface along longitudinal section
DE102005038999.6 2005-08-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2006092320A2 true WO2006092320A2 (en) 2006-09-08
WO2006092320A3 WO2006092320A3 (en) 2007-06-07

Family

ID=36480908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/001959 WO2006092320A2 (en) 2005-03-03 2006-03-03 Beam forming device of an optical system, especially an optical signal sensor, and optical system, particularly optical sensor, comprising a beam forming device

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2006092320A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11867630B1 (en) 2022-08-09 2024-01-09 Glasstech, Inc. Fixture and method for optical alignment in a system for measuring a surface in contoured glass sheets

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4932747A (en) * 1989-09-07 1990-06-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber bundle homogenizer and method utilizing same
US5661837A (en) * 1994-06-29 1997-08-26 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and scanning exposure apparatus using the same
US6272269B1 (en) * 1999-11-16 2001-08-07 Dn Labs Inc. Optical fiber/waveguide illumination system
EP1241510A1 (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Spot size converter, semiconductor laser module and optical fiber laser device
US6595673B1 (en) * 1999-12-20 2003-07-22 Cogent Light Technologies, Inc. Coupling of high intensity light into low melting point fiber optics using polygonal homogenizers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4932747A (en) * 1989-09-07 1990-06-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber bundle homogenizer and method utilizing same
US5661837A (en) * 1994-06-29 1997-08-26 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and scanning exposure apparatus using the same
US6272269B1 (en) * 1999-11-16 2001-08-07 Dn Labs Inc. Optical fiber/waveguide illumination system
US6595673B1 (en) * 1999-12-20 2003-07-22 Cogent Light Technologies, Inc. Coupling of high intensity light into low melting point fiber optics using polygonal homogenizers
EP1241510A1 (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Spot size converter, semiconductor laser module and optical fiber laser device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11867630B1 (en) 2022-08-09 2024-01-09 Glasstech, Inc. Fixture and method for optical alignment in a system for measuring a surface in contoured glass sheets

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006092320A3 (en) 2007-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2624031B1 (en) Method and Arrangement for generating a laser beam having a differing beam profile characteristic by means of a multi-clad fibre
DE10102592A1 (en) Lens for coupling light from a source of light into a medium has a light-guiding surface to guide light through reflection or refraction into the medium.
EP0155379B1 (en) Arrangement for coupling a light wave guide to a semiconductor laser and method for manufacturing such an arrangement
DE2905916A1 (en) FIBER OPTICAL TRANSMISSION DEVICE
DE2363253A1 (en) COUPLING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING IT
DE69924544T2 (en) fiber laser
EP2056144B1 (en) End piece for an optical fibre
DE2546861A1 (en) Coupling arrangement for light guide fibres - has automatic focusing part fixed to fibre end reducing effect of core eccentricity
WO2006092320A2 (en) Beam forming device of an optical system, especially an optical signal sensor, and optical system, particularly optical sensor, comprising a beam forming device
DE19840935B4 (en) End piece for optical fibers
WO2002099485A2 (en) Method for connecting an optical fibre to a grin lens, method for producing optical filter modules, and filter module produced according to said method
DE102005038999A1 (en) Beam forming device for optical signal sensor, has fiber-optical light guide provided with cylindrically symmetric light-guiding area along longitudinal section, where light guide exhibits reflection surface along longitudinal section
DE102022110078A1 (en) Device and method for modifying the beam profile of a laser beam
DE102005009642B4 (en) Optical signal pickup with beam shaping device
DE10314495B3 (en) Optical coupling unit
DE3407413C2 (en)
DE112021000271T5 (en) Fiber Divergence Restriction Device
DE102009013821B4 (en) Optical collector and device with optical collector
EP2520958A2 (en) Method and device for basic adjustment of a fibre coupling
DE102022102057B4 (en) Fiber optic connectors and fiber optic connectors with such
DE102018114969B4 (en) Method and device for coupling light into a light guide and sensor
DE102011005327A1 (en) Single photon emission system
WO2002021171A2 (en) Coupling device and method for production thereof
WO2002050589A1 (en) Projector lens
EP0621765B1 (en) Device for increasing the light intensity at the end of light waveguides

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06723203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 6723203

Country of ref document: EP