WO2009030561A1 - Vorrichtung zum übertragen von daten zwischen zwei zueinander beweglichen systemen - Google Patents

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    • G02B6/3692—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the manufacturing process of surface profiling of the supporting carrier with surface micromachining involving etching, e.g. wet or dry etching steps

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting data between two mutually movable systems.
  • wireless transmission methods with, for example, optical or capacitive transmission are preferred. If an area in the vicinity of the rotation axis of a rotating system is not available for data transmission since, as in the computed tomography system, it must be left out, the data transmission takes place in the radially outer area of the rotor, which places great demands on the communication link between transmitter and receiver provides. In addition, the requirements for such a device are currently increasing continuously with regard to the data rates to be transmitted, since in particular image processing systems operate with data streams of up to 10 11 bits / second.
  • From DE 32 05 065 Al is known to form a receiving element in the form of an annular, reflective trench. It can be coupled at any angular position light in approximately tangential direction in this trench, which is guided by multiple reflection to a receiving unit.
  • the execution of such a mirror trench is complicated and expensive.
  • absorption in the reflective trench also caused losses.
  • a device of the aforementioned type which according to the invention has a light guide and an axial module for preferably axial data coupling to the light guide, which is arranged on one of the systems, and which has a lateral module for lateral data coupling to the light guide, which is arranged on the other system.
  • a high-bit-rate data traffic can take place through the light guide, wherein a gap between the mutually movable systems is overcome by a data-carrying light beam between the lateral module and the light guide.
  • the modules may include transmitter or receiver or both and for coupling or decoupling signals from the
  • Light guide or be provided for both.
  • the data-carrying light beam is coupled into the light guide by a peripheral surface, in particular during a movement of the lateral module along the light guide;
  • a coupling can be a coupling or uncoupling. Applicable, the invention in all the above systems.
  • the problem arises that a light pulse is widened by an emerging mode dispersion in the course of its movement through the light guide. As a result, a transmission rate of this mode dispersion is reduced and a maximum transmission rate depends on the length of the light conductor.
  • This disadvantage can be counteracted if the optical waveguide has a modal dispersion-suppressing property, whereby a mode dispersion, ie a widening of a light pulse, is expediently reduced by at least 50% by the property.
  • the light guide having a refractive index gradient in the radial direction.
  • a light guide or fiber is also referred to as a gradient index fiber (GI fiber).
  • GI fiber gradient index fiber
  • the refractive index is greatest and towards the outside it decreases, at least in regions, continuously. Ideally, it decreases with the square of the radius. Due to the gradient, rays are deflected in the direction of the fiber center and thereby optionally guided without reflection on a jacket in the fiber core. The light runs a little faster on the outside, so that the mean propagation speed of all light paths in the core is about the same and a modal dispersion hardly occurs. As a result, a high data transmission rate can be achieved by the light guide.
  • a gradient index fiber made of plastic (GI-POF: Gradient Index Plastic Optical Fiber) can be used.
  • the property is also realized when the light guide is a single mode fiber. Limiting to a single mode prevents modal dispersion.
  • the optical fiber is a polarization-maintaining fiber.
  • the light guide has a polymer jacket and is expediently designed as a so-called PCS fiber (polymer clad silica). It can be achieved with a low modal dispersion, a high data rate.
  • PCS fibers a core of pure quartz glass is surrounded by a thin polymer cladding. High bandwidth can be achieved if the PCS fiber is provided with a partial gradient index profile.
  • the optical fiber is made as a fiber having a fluorinated polymer content
  • use in the near infrared region with a high data rate and a low attenuation rate of the fiber can be achieved.
  • the fluorinated polymer may include the polyperfluoro-butenyl vinyl ethers.
  • Running time from the axial module to this lateral module possibly different from the duration of the axial module to the other lateral module.
  • a phase jump in the data transmission occurs during the transfer transfer, which can lead to an erroneous data transfer.
  • a delay means for delaying a data transmission between the axial module and the lateral module which is designed to set the delay opposite to a light running time between the axial module and the lateral module.
  • the delay is kept constant in total with a light transit time between the modules by adjusting a variable delay, regardless of a position of the lateralmodule to the light guide or to the axial module, so that switching can be done without phase jump at any time.
  • a second axial module is disposed at the end of the optical fiber opposite the first axial module, and a delay means is provided for delaying a data transmission corresponding to a difference between the light transit time from the lateral module to an axial modulus and the light transit time from the lateral modulus to the other axial modulus. Switching between the axial modules can be carried out phase-free at any time.
  • a position-dependent delay of the data transmission can be carried out particularly reliably and simply with the aid of a position system for determining a position of the lateral module relative to an axial module and with the aid of a control unit for setting or adjusting the degree of delay based on the position.
  • the position may be relative to the one axial module or, in the presence of a plurality of axial modules, to one of the axial modules, in particular to an axial data module transmitting straight data, or to another fixed point on the system.
  • a good coupling by a high light intensity and a simple data transmission can be achieved by two oppositely directed light guides, which are provided for axial data coupling.
  • the two light guides can also be connected to form a light guide, wherein the coupling of the axial module takes place in the light guide in such a way that the coupled-in radiation takes place in both parts of the connected light guide in the opposite direction.
  • the oppositely directed optical fibers or the optical fibers with counter-propagating radiation may be coupled to a single axial module. But it is also possible to provide two axial modules, to each of which one of the two oppositely directed light guide is coupled. If more than two light guides are available, further axial modules can be used.
  • a phase-free transfer of data transmission between two modules with low intensity fluctuations of the data Signal can be achieved when the oppositely directed optical fibers are positioned to the lateral module so that in operation, exactly one lateral module is always laterally coupled to one of the optical fibers, possibly except for a small overlap during transfer of the data transmission.
  • This can be achieved if a distance between two lateral modules is at least approximately the same as the distance between the ends of the two optical fibers, so that the subsequent lateral module can begin the coupling if the preceding terminates the coupling.
  • annularly arranged light guides the use of only one lateral module is possible, which terminates at least substantially simultaneously the coupling with a light guide and starts with the other, when the ends are directly next to each other.
  • the optical distance of the or the respective axial module to the ends of the two oppositely directed light guide is the same size, so that a transfer without a phase jump is easily possible.
  • a reliable transfer of the data transmission even with radiation conductors of the same length or correspondingly spaced lateral modules can be achieved if a distance from at least one second lateral module to the first lateral module is less than the distance of the opposite ends of the optical fibers from each other, and a control unit is present for the control a transfer of the data transfer from one to the next lateral module such that the transfer takes place free of a phase jump.
  • the active circuit of the subsequent lateral module expediently takes place at the time at which the optical paths of both lateral modules to the axial module or central crosspoint of the optical waveguide are of equal length.
  • the previous lateral module can be switched inactive. When looking at distances, the coupling points of the modules on the light guide can be seen instead of the modules.
  • the device comprises an adjoining the light guide further optical fiber with an oppositely arranged further axial module, in particular, the further optical fiber connects directly.
  • the lateral modules movable to the light guide in such a way that only one lateral module always couples.
  • a small time range can be excluded, to which a lateral module is located at the last coupling position on a light guide.
  • another lateral module can accommodate the coupling, so that a short coupling overlap is possible, in which a switching, for example, electrically, mechanically or visually, takes place between the modules.
  • the optical paths between the lateral modules and the axial module at the switching time are the same length, or the switching time is selected by a control unit accordingly, so that a phase jump can be avoided.
  • coupling structures in the form of discontinuities are expediently introduced into these. These may be of a refractive nature or be reflective, diffractive or scattering structures. Due to the usually small diameter of the light guide, they are advantageously microstructures.
  • the coupling structures can in particular also cover the entire circumference of the light guide.
  • the coupling structures are expediently designed so that they effect a directional coupling in the direction of the coupling module.
  • the coupling structures for lateral coupling are advantageously such that they deflect as much radiation as possible in the direction of the coupling axial module, in such a way that the radiation is capable of propagation in the optical waveguide.
  • the optical waveguide therefore has coupling structures, by the arrangement of which an alignment of coupled-out radiation onto the lateral module takes place by means of interference.
  • Directivity can be enhanced by coupling structures in the manner of a blazed grating, in which a diffraction order is particularly preferred.
  • the coupling structures are designed in the form of oblique notches, an effective orientation of the radiation through the angle of the oblique coupling surface of the notches on the lateral module is possible.
  • Saw-toothed notches are easy to manufacture.
  • Oblique cuts as notches with parallel cut surfaces have the advantage that they are less deflected by undoped radiation passing through them, e.g. is more effective for later extraction.
  • the coupling structures are cone-shaped or pyramid-shaped, then coupling-in radiation from the plane can be induced by the
  • Direction of the coupling radiation and the axis of the light guide is spanned, be specifically deflected so that the injected radiation in the further propagation has little contact with further coupling structures and thus little disturbed in its further propagation.
  • the coupling structures are expediently introduced into the outer jacket of the light guide and can be arranged on the entry surface of the lateral coupling.
  • a particularly effective coupling can be achieved if the optical waveguide has coupling structures which are arranged in the radial direction of the optical waveguide with respect to the lateral module.
  • the propagation of radiation in the optical waveguide is attenuated, which is mainly caused by the coupling structures. If the radiation retards another path in the conductor, it is more damped.
  • a uniform intensity of coupled radiation can be achieved if the light guide has coupling structures whose coupling density increases with increasing distance from the axial module. As a result, at coupling points, which are further away from the axial module, a stronger lateral coupling takes place than at closer points, so that a loss of intensity can be counteracted by damping, in particular it can be compensated.
  • the coupling density can be a spatial density of the coupling structures or can be coined by a more strongly coupling design or size of the coupling structures.
  • the coupling structures can be kept flat, so that they less disturb the radiation in the conductor.
  • the mean orientation of the radiation to be coupled in or coupled out can be oblique to the radial direction of the optical waveguide.
  • the lateral module is designed for simultaneous coupling of beams from a plurality of coupling structures, the device advantageously comprising a means for delay correction of simultaneously coupled out at different points beams.
  • a means for compensating runtime differences of simultaneously coupled at different locations beams can be easily realized if the lateral module with a transmitting or receiving surface is arranged obliquely to the light guide.
  • the light guide may be sensitive to ambient conditions such as dirt or ambient radiation, particularly ionizing radiation.
  • the light guide is advantageously shielded against a gap to the other system by a radiation-transmissive element.
  • a partial sheath for protection against ionizing radiation is advantageous.
  • a double use of the shielding element can be achieved if it is designed for refraction and in particular for focusing radiation of coupling radiation. Focusing may be directed to the light guide or the lateral module.
  • the shielding element is designed as a damping element for damping coupling radiation, wherein the damping decreases with increasing distance from the axial module.
  • FIG 1 shows a device for transmitting data with a light guide, an axial module and two lateral modules
  • FIG 2 shows a device with a light guide, in the two
  • 4 shows a further device with two oppositely directed light guides
  • 5 shows a device with two aligned
  • FIG. 6 shows a section through an optical waveguide with coupling structures
  • FIG. 7 shows a section through an optical waveguide with another optical waveguide
  • FIG. 9 shows a light guide with coupling structures with a gradient in a different type coupling density
  • FIG. 10 shows a means for delay correction of beams coupled out simultaneously at different points
  • FIG. 11 shows another means for delay correction of beams coupled out simultaneously at different points
  • FIG. 12 shows coupling structures for the oblique decoupling of radiation from a light guide
  • FIG. 13 shows a light guide with a focusing shielding element
  • FIG. 14 shows a damping shielding element along a
  • Fiber optic, 15 shows several modules for simultaneous data transmission on multiple channels and
  • FIG. 16 shows several modules on a rotating system.
  • the stationary system 4 comprises a light guide 8, which is designed as a so-called single-mode fiber with a diameter of 10 ⁇ , which is designed due to their structural design, eg their small diameter, only for the conduction of light in a mode.
  • the fiber has virtually no modal dispersion and is suitable for the transmission of data at a data rate of 10 9 bit / s.
  • the optical waveguide 8 is a polarization-preserving fiber, so that the direction of polarization is maintained and, to that extent, the signal is not broadened by birefringence due to a propagation of the two polarization directions.
  • an axial module 10 is arranged, which is intended to one or more data-carrying light beams in the axial direction, ie by the
  • a data means 12 is connected, which is a data source for generating data or a data sink to receive data.
  • a delay means 14 is arranged, which is provided for the time delay of data that happen.
  • the coupling of the axial module 10 with the light guide 8 can be done directly from a transmitter or receiver on or in the axial module 10 in the light guide 8.
  • the axial module 10 a Lichtwel- lenleiter between transmitter or receiver and Light guide 8 has.
  • a lens may be attached directly to the light guide 8, e.g. melted.
  • the end of the light guide 8 to which no axial module 10 is coupled may advantageously be formed as an optical sump, which may be e.g. by a coating with a radiation absorber, e.g. with a dull, black color. There are no reflections and unwanted signal overlays on the axial module 10.
  • the axial module 10 in connection with the optical waveguide 8 can alternatively be designed to connect and disconnect data-carrying light beams laterally, ie through the radial outer surface of the optical waveguide 8. Even in such an embodiment, the module is referred to as axial module for the convenience of terminology.
  • the movable system 6 comprises two identical units each having a lateral module 16 for laterally coupling and / or decoupling one or more data-carrying light beams into or out of the light guide 8.
  • a data means is connected to the lateral modules via a delay means.
  • Both the movable system 6 and the stationary system 4 carry a control unit 18 to the respective control tion of both the data means 12 and the delay means 14th
  • the modules may include or be associated with a transmitter and / or receiver.
  • the transmitter is an LED (light emitting diode) suitable.
  • a laser diode wherein a VCSEL is particularly advantageous, which is a semiconductor laser in which the light is emitted perpendicular to the plane of the semiconductor chip, in contrast to the conventional edge emitter, in which the light to a or two flanks of the chip emerges.
  • additional external modulators can be integrated.
  • semiconductors with or without an additional optical element are advantageous.
  • the coupling structures 20 are provided at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 at the side opposite the lateral modules 16 side of the light guide 8 can be seen more clearly.
  • the coupling structures 20 the current passing through the light guide light is each coupled out of the fiber something by being deflected to the other side and there so steeply hits the reflection surface, that they pass largely without being reflected and thus can reach the lateral module 16 ,
  • the coupling structures 20 can have a refractive effect, reflective, diffractive or by scattering.
  • the coupling structures 20 are in the longitudinal direction of the light guide 8 evenly arranged along the circumference thereof so that light emerging from the light guide 8 is concentrated here diffractively, that is to say by diffraction in the direction of the lateral module 16, which is arranged in the direction of the main reflection.
  • the coupling structures 20 are arranged in the manner of a blazed grating.
  • the system 6 moves in a translatory or rotational manner along the system 4, as indicated by an arrow 22.
  • the right lateral module 16 together with the axial module 10 takes over the data transmission between the associated data means 12 whose data generation or data reception is respectively controlled by the associated control unit 18.
  • the position of the moving system 6 relative to the stationary system 4 is determined by a positioning system 24 and monitored by the control unit 18 of the stationary system.
  • the control unit 18 of the system 6 of the lateral modules 16 controls the transfer of the data transfer from the still active lateral module 16 to the following lateral module 16, by deactivating the still active lateral module 16 and actively switching the following lateral module 16, so that the data transmission now between the data means 12 of this lateral module 16 and the data means 12 of the axial module 10 takes place.
  • the transfer may also take place purely mechanically, e.g. by a suitable distance of the lateral modules 16 or by the length of the optical waveguide or the fiber 8.
  • the associated delay means 14 also becomes active and delays the data stream by the time duration corresponding to the optical path in the light guide 8 between the coupling points of the lateral modules 16. In this way, the lower op- Tables distance of the now active lateral module 16 to the axial modules offset by the delay so that the transfer of data transfer from one to the next lateral module 16 is phase-free. As the left lateral module 16 moves to the right, the optical path between it and the axial module 10 increases. To the same extent, the delay is reduced by the delay means 12, so that the signal propagation time between the corresponding data means 12 can always remain constant.
  • the data transmission is transferred to a subsequent lateral module 16 as described above.
  • the device 26 comprises a light guide 8, which is designed as gradient index fiber.
  • an axial module 10 is arranged at both ends of the optical waveguide 8 so that light can be coupled in and out of the optical waveguide 8 on both sides.
  • Both lateral modules 16 can simultaneously couple in a small overlap area and although in such a way that the coupling of the one lateral module 16 through one end of the optical waveguide 8 decreases as the coupling of the other lateral module 16 through the other end of the optical waveguide 8 increases simultaneously with simultaneously active lateral modules 16.
  • the delay means 14 can be dispensed with the delay means 14, since the optical distance from the two lateral modules 16 to the respective closer axial module 10 at the time of transfer - or more precisely: in the middle of the small transfer period - is the same. However, to keep the signal transit time between the data means 12 constant, the delay means 14 can remain maintained. It is also useful if the distance 28 is considerably smaller than the length of the light guide 8 and switching does not take place at the same optical distance.
  • both data streams can be evaluated by the control unit 18 and then switched over when the data streams are in phase.
  • the position determination by the position system 24 is possible, with a switch to a predetermined relative position of the systems 4, 6 takes place, at which the optical distance from the active lateral module 16 to the two axial modules is the same.
  • the data line is effected by two oppositely directed light guides 8, which are PCS fibers and at whose respective central end an axial module 10 is arranged.
  • control of a transfer can be dispensed with if the distance 28 equals the distance between the opposite ends 34 of the light guides 8 - or minimally less, so that the couplings are terminated or started by the ends 34.
  • a delay may also be waived if a transfer is controlled when the optical paths from the lateral modules 16 to the respective associated axial module 10 are the same.
  • FIG. 4 A modification of the embodiment of FIG 3 is shown in FIG 4.
  • a continuous light guide 8 is laterally coupled or decoupled by means of an axial module 10, wherein by corresponding coupling structures 36, a propagation of the radiation in opposite directions, so that the two halves of the light guide 8 can be seen as two oppositely disposed light guide 8.
  • a delay or even a control of a changeover or transfer can also be dispensed with here.
  • FIG. 5 shows a device 38 with two mutually facing optical fibers 8, to each of which an axial module 10 is coupled on one side, wherein the axial modules 10 are opposite.
  • the distance 28 between the lateral modules 16 and their coupling points in the light guide 8 is as large as the distance between the opposite ends 34 of the light guide 8 - or slightly smaller, so that - if necessary, except for a small overlap to the transfer - always only one Lateral module 16 coupled to the optical fibers 8.
  • a phase jump does not occur in this arrangement, since the lateral modules are at a transfer of the data transfer equidistant from "their" axial module.
  • FIGS. 6 and 7 show two types of coupling structures 40, 42, which are introduced as inclined notches in each case in an outer surface of a gradient index fiber, which always guides light rays 44 in arcs to the fiber axis.
  • the coupling can take place either directly from the coupling structures 40, 42 or initially transversely through the light guide 8, as shown in FIG.
  • the coupling structures 42 have two parallel oblique surfaces 44, in which the light beams 48, which are not decoupled by them, essentially maintain their direction and scatter less than in the case of the coupling structures 40.
  • the coupling structures 40, 42 may be introduced by radiation methods, such as by electron or ion radiation, or by laser radiation from an excimer laser, ultrashort pulse laser, frequency-converted laser or CO 2 laser. In addition, they can be smoothed by means of laser or tempering. Further possibilities of production include chemical processes, such as reactive ion beam etching, machining processes or embossing, in particular hot embossing.
  • FIGS. 8 and 9 show the possibilities of the opposite (FIG. 8) and adjacent coupling (FIG. 9) with respect to the position of the coupling structures 40.
  • the coupling density is graded in both embodiments, in such a way that it increases with increasing distance from the axial module 10.
  • the distance between the coupling structures 40 is correspondingly varied and decreases with increasing distance from the axial module 10.
  • the size of the coupling structures 40 is varied accordingly and increases with increasing distance from the axial module 10.
  • the lateral module 16 is designed for simultaneous coupling of beams from a plurality of coupling structures 40 and is prepared for coupling via a coupling point 50 which extends over a plurality of coupling structures 40, as represented by the double arrows.
  • FIGS. 10 and 11 each show a means 52, 54 for delay correction of beams coupled out simultaneously at different points.
  • the lateral module 16 is designed for simultaneous coupling of beams from a plurality of coupling structures 40.
  • the means 52 is located between the lateral module 16 and the light guide 8 and comprises a translucent wedge which, due to its high refractive index, brakes the passing rays.
  • the beams which are earlier decoupled
  • the runtime advantage become correspondingly slows down and simultaneously reach the lateral module 16 as later (further left) decoupled beams.
  • the means 54 is realized by an inclination of a coupling surface 56 of the lateral module, in the earlier and later the light guide 8 leaving rays impinge simultaneously.
  • FIG. 12 shows coupling structures 58 which are designed to couple out beams obliquely to the radial direction of the optical waveguide 8.
  • the average orientation of the coupled-out radiation is oblique to the radial direction.
  • the coupling structures 57 remain kept flat.
  • the light guide 8 shown in FIG. 13 is provided in the direction of the system 6 by a shield 58 against ionizing radiation. In addition, it is shielded against a gap 60 to the other system 4 by a radiation-transmissive element 62, wherein the shielding takes place only partially and does not have to be tight.
  • the shielding element 62 is designed as a lens elongated in the axis of the light guide 8 and serves to focus coupling radiation on the light guide 8 or the lateral module 16. A high coupling efficiency can be achieved, combined with a compensation of
  • FIG. 8 Another shielding element 66 extending in the axis of the light guide 8 is shown in FIG. It is designed as a damping element for damping of coupling radiation, wherein the attenuation decreases with increasing distance from the axial module 10 in order to halve a coupling signal over the length of the optical waveguide 8 as constant as possible in intensity.
  • an electronic damping element can be realized via the regulation of power, which is controlled by a position detection.
  • Coupling systems 68, 70 are used with one or two light guides 8, as shown in FIG. Both coupling systems 68, 70 are active at the same time and transmit different data channels.
  • the coupling systems 68, 70 can be designed as explained in the preceding FIGS.
  • the data transmission can take place in such a way that two coupling systems 68, 70 transmit data in different directions, or alternatively that all coupling systems 68, 70 transmit data in both directions, an axial module 10 thus simultaneously or sequentially serves as receiver and transmitter.
  • the data channels can be permanently assigned to the receivers, the assignment of the transmitters to the data channels being position-dependent, or vice versa.
  • wavelength division multiplexing is advantageous in which several transmitters transmit at different wavelengths, so that e.g. an axial module 10 transmits several frequencies.
  • corresponding multiplexers can be used.
  • FIG. 16 shows the use of a device 72 as a coupling system in a rotating system 6, in particular in a computed tomography system, in which a light guide 8 arranged on the stationary system 4 or on the rotating system 6 goes around the entire circumference, eg according to the type of device 4 may alternatively cover a range of angles and extend together around the circumference.
  • a light guide 8 arranged on the stationary system 4 or on the rotating system 6 goes around the entire circumference, eg according to the type of device 4 may alternatively cover a range of angles and extend together around the circumference.
  • at least one lateral module 16 is present more than radiation conductor 8, so that an overlap for transfer can be achieved and no interruption occurs. Data transfer takes place.
  • the lateral modules 16 may have such a wide coupling region that gaps between light guides 8 can be bridged. Also an equal number of transmitters and receivers is possible with an interruption of the data streams.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen (4, 6) angegeben, mit der große Datenraten, beispielsweise über 109 bit/Sekunde, zuverlässig übertragen werden können. Hierzu umfasst die Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) einen Lichtleiter (8) und ein Axialmodul (10) an einem der Systeme (4, 6) zur vorzugsweise axialen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8) und ein Lateralmodul (16) am anderen System zur lateralen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8).

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen müssen große Datenmengen zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen übertragen werden. Diese Systeme können relativ zueinander rotierende Systeme sein, beispielsweise Rotationsmaschinen von Kraftwerken, großen Motoren, Radaranlagen oder Computertomographiesysteme, oder translatorisch zueinander bewegliche Systeme, wie Laufkatzen, Schienensysteme und Montageroboter, oder eine Kombination solcher Systeme.
Zur Datenübertragung werden drahtlose Übertragungsverfahren mit beispielsweise optischer oder kapazitiver Übertragung bevorzugt. Steht ein Bereich in der Nähe der Rotationsachse eines rotierenden Systems nicht für eine Datenübertragung zur Verfügung, da dieser - wie beim Computertomographiesystem - ausgespart bleiben muss, findet die Datenübertragung im radial äußeren Bereich des Rotors statt, was hinsichtlich der Kommunikationsverbindung zwischen Sender und Empfänger hohe Anforderungen stellt. Zusätzlich steigen derzeit die Anforderungen an eine solche Vorrichtung hinsichtlich der zu übertragenden Datenraten kontinuierlich an, da insbesondere Bildverarbeitungssysteme mit Datenströmen bis zu 1011 bit/Sekunde arbeiten .
Aus der DE 32 05 065 Al ist bekannt, ein Empfangselement in Form eines ringförmigen, spiegelnden Grabens auszubilden. Es kann an beliebiger Winkelposition Licht in annähernd tangentialer Richtung in diesen Graben eingekoppelt werden, das über Vielfachreflexion zu einer Empfangseinheit geführt wird. Die Ausführung eines solchen Spiegelgrabens ist jedoch aufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus werden bei solchen Systemen durch Absorption im reflektierenden Graben ebenfalls Verluste hervorgerufen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich- tung zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen anzugeben, mit der große Datenraten, beispielsweise über 109 bit/Sekunde, zuverlässig übertragen werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß einen Lichtleiter und ein Axialmodul zur vorzugsweise axialen Datenkopplung mit dem Lichtleiter aufweist, das an einem der Systeme angeordnet ist, und die ein Lateralmodul aufweist zur lateralen Daten- kopplung mit dem Lichtleiter, das am anderen System angeordnet ist. Es kann ein hochbitratiger Datenverkehr durch den Lichtleiter stattfinden, wobei ein Spalt zwischen den zueinander beweglichen Systemen durch einen datentragenden Lichtstrahl zwischen dem Lateralmodul und dem Lichtleiter überwun- den wird.
Unter Licht wird im Folgenden elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich von Infrarotlicht bis UV-Licht verstanden. Die Module können Sender oder Empfänger oder beides umfassen und zur Einkopplung oder Auskopplung von Signalen aus dem
Lichtleiter oder für beides vorgesehen sein. Bei der lateralen Datenkopplung wird der datentragende Lichtstrahl durch eine Umfangsflache in den Lichtleiter gekoppelt, insbesondere während einer Entlangbewegung des Lateralmoduls am Lichtlei- ter; Eine Kopplung kann ein Ein- oder Auskoppeln sein. Anwendbar ist die Erfindung in allen oben genannten Systemen.
Bei Verwendung einer üblichen Stufenindexfaser als Lichtleiter tritt das Problem auf, dass ein Lichtpuls durch eine auf- tretende Modendispersion im Laufe seiner Bewegung durch den Lichtleiter verbreitert wird. Hierdurch ist eine Übertragungsrate von dieser Modendispersion reduziert und eine maximale Übertragungsrate ist abhängig von der Länge des Licht- leiters. Diesem Nachteil kann begegnet werden, wenn der Lichtleiter eine modendispersionsunterdrückende Eigenschaft aufweist, wobei eine Modendispersion, also eine Verbreiterung eines Lichtpulses, durch die Eigenschaft zweckmäßigerweise um mindestens 50% reduziert wird.
Diese Eigenschaft ist vorteilhafterweise realisiert, indem der Lichtleiter in radialer Richtung einen Brechungsindexgradienten aufweist. Ein solcher Lichtleiter oder eine solche Faser wird auch als eine Gradientenindexfaser (GI-Faser) bezeichnet. In der Faserachse ist der Brechungsindex am größten und nach außen hin nimmt er, zumindest bereichsweise, kontinuierlich ab. Im Idealfall nimmt er mit dem Quadrat des Radius ab. Durch den Gradienten werden Strahlen in Richtung zur Fasermitte abgelenkt und dadurch gegebenenfalls ohne eine Reflexion an einem Mantel im Faserkern geführt. Das Licht läuft außen etwas schneller, so dass die mittlere Ausbreitungsgeschwindigkeit aller Lichtwege im Kern etwa gleich ist und eine Modendispersion kaum auftritt. Hierdurch kann eine hohe Datenübertragungsrate durch den Lichtleiter erreicht werden .
Insbesondere kann eine Gradientenindexfaser aus Kunststoff (GI-POF: Gradient Index Plastic Optical Fibre) eingesetzt werden.
Vorteilhaft ist weiter eine sogenannte Semi-Gradientenindex- faser, die sowohl einen Bereich mit einem Indexgradienten als auch eine Reflexionsschicht aufweist, an der eine Totalrefle- xion stattfindet, wodurch eine geringe Modendispersion mit einer hohen numerischen Apertur verbunden werden kann.
Die Eigenschaft ist ebenfalls realisiert, wenn der Lichtleiter eine Singlemodefaser ist. Durch die Einschränkung auf eine einzige Mode wird eine Modendispersion verhindert.
Ebenfalls eine hohe Bandbreite kann erzielt werden wenn der Lichtleiter eine polarisationserhaltende Faser ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter einen Polymermantel auf und ist zweckmäßigerweise als so genannte PCS-Faser (Polymer Clad Silica) ausgeführt. Es lässt sich bei einer geringen Modendispersion eine hohe Datenrate erzielen. Bei PCS-Fasern ist ein Kern aus reinem Quarzglas mit einem dünnen Polymermantel umgeben. Eine hohe Bandbreite kann erzielt werden, wenn die PCS-Faser mit einem teilweisen Gradientenindexprofil versehen ist.
Ist der Lichtleiter als eine Faser mit einem Anteil aus fluoriertem Polymer hergestellt, so kann eine Verwendung im nahen Infrarotbereich mit einer hohen Datenrate und eine geringen Dämpfungsrate der Faser erreicht werden. Das fluorierte Polymer kann die Polyperfluoro-Butenylvinylether umfassen.
Bei einer Bewegung des Lateralmoduls am Lichtleiter vorbei verändert sich der optische Abstand des Lateralmoduls zum Axialmodul und somit die Laufzeit eines Lichtpulses zwischen den Modulen. Koppelt nun ein weiteres Lateralmodul mit dem Lichtleiter und übernimmt die Datenübertragung, so ist die
Laufzeit vom Axialmodul zu diesen Lateralmodul gegebenenfalls verschieden von der Laufzeit des Axialmoduls zum anderen Lateralmodul. Hierdurch entsteht bei der Übertragungsübergabe ein Phasensprung in der Datenübertragung, die zu einer feh- lerhaften Datenübertragung führen kann.
Diesem Nachteil kann begegnet werden durch ein Verzögerungsmittel zur Verzögerung einer Datenübertragung zwischen dem Axialmodul und dem Lateralmodul, das dazu ausgeführt ist, die Verzögerung entgegengesetzt zu einer Lichtlaufdauer zwischen dem Axialmodul und dem Lateralmodul einzustellen. Insbesondere wird die Verzögerung in Summe mit einer Lichtlaufzeit zwischen den Modulen durch Anpassung einer variablen Verzögerung konstant gehalten, unabhängig von einer Position des La- teralmoduls zum Lichtleiter bzw. zum Axialmodul, so dass ein Umschalten zu jedem Zeitpunkt phasensprungfrei erfolgen kann. Vorteilhafterweise ist ein zweites Axialmodul am dem ersten Axialmodul entgegengesetzten Ende des Lichtleiters angeordnet und ein Verzögerungsmittel ist vorhanden, das dazu ausgeführt ist, eine Datenübertragung entsprechend einem Unterschied zwischen der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul zu einem Axialmodul und der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul zum anderen Axialmodul zu verzögern. Ein Umschalten zwischen den Axialmodulen kann zu jedem Zeitpunkt phasensprungfrei erfolgen.
Ein positionsabhängige Verzögerung der Datenübertragung kann besonders zuverlässig und einfach mit Hilfe eines Positionssystems zur Bestimmung einer Position des Lateralmoduls relativ zu einem Axialmodul erfolgen und mit Hilfe einer Steuereinheit zur Einstellung bzw. zur Steuerung des Maßes der Ver- zögerung anhand der Position. Die Position kann relativ zu dem einen Axialmodul sein oder bei Vorhandensein mehrerer Axialmodule zu einem der Axialmodule, insbesondere zu einem gerade Daten übertragenden Axialmodul, oder zu einem anderen Fixpunkt am System.
Eine gute Kopplung durch eine hohe Lichtintensität und eine einfache Datenübertragung kann erreicht werden durch zwei entgegengesetzt ausgerichtete Lichtleiter, die zur axialen Datenkopplung vorgesehen sind. Die beiden Lichtleiter können auch zu einem Lichtleiter verbunden sein, wobei die Einkopp- lung des Axialmoduls so in den Lichtleiter erfolgt, dass die eingekoppelte Strahlung in beide Teile des verbundenen Lichtleiters in entgegengesetzte Richtung erfolgt. Die entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter oder der Lichtleiter mit entgegengesetzt laufender Strahlung können/kann an einem einzigen Axialmodul angekoppelt sein. Es ist aber auch möglich, zwei Axialmodule vorzusehen, an denen jeweils eine der beiden entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter angekoppelt ist. Sind mehr als zwei Lichtleiter vorhanden, können weitere Axi- almodule verwendet werden.
Eine phasensprungfreie Übergabe der Datenübertragung zwischen zwei Modulen mit geringen Intensitätsschwankungen des Daten- Signals kann erzielt werden, wenn die entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter so zum Lateralmodul positioniert sind, dass im Betrieb stets genau ein Lateralmodul mit einem der Lichtleiter lateral gekoppelt ist, ggf. bis auf eine kleine Überschneidung während einer Übergabe der Datenübertragung. Dies kann erreicht werden, wenn ein Abstand zwischen zwei Lateralmodulen zumindest in etwa gerade so groß ist wie der Abstand der Enden der beiden Lichtleiter, so dass das nachfolgende Lateralmodul die Kopplung beginnen kann wenn das vor- hergehende die Kopplung beendet. Auch mit ringförmig angeordneten Lichtleitern ist die Verwendung nur eines Lateralmoduls möglich, das zumindest im Wesentlichen zeitgleich die Kopplung mit einem Lichtleiter beendet und mit dem anderen beginnt, wenn deren Enden direkt nebeneinander liegen.
Zweckmäßigerweise ist der optische Abstand des oder des jeweiligen Axialmoduls zu den Enden der beiden entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter gleich groß, so dass eine Übergabe ohne einen Phasensprung einfach möglich ist.
Eine sichere Übergabe der Datenübertragung auch bei nicht gleich langen Strahlungsleitern oder entsprechend beabstande- teten Lateralmodulen ist erzielbar, wenn ein Abstand von zumindest einem zweiten Lateralmodul zum ersten Lateralmodul geringer ist als der Abstand der entgegengesetzten Enden der Lichtleiter zueinander, und eine Steuereinheit vorhanden ist zur Steuerung einer Übergabe der Datenübertragung von einem auf das nächste Lateralmodul derart, dass die Übergabe frei von einem Phasensprung erfolgt. Die Aktivschaltung des nach- folgenden Lateralmoduls geschieht hierbei zweckmäßigerweise zu dem Zeitpunkt, an dem die optischen Wege beider Lateralmodule zum Axialmodul bzw. mittleren Koppelpunkt des Lichtleiters gleich lang sind. Gleichzeitig kann das vorhergehende Lateralmodul inaktiv geschaltet werden. Bei der Abstandsbe- trachtung können anstelle der Module die Koppelstellen der Module am Lichtleiter gesehen werden. Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung einen an den Lichtleiter anschließenden weiteren Lichtleiter mit einem entgegengesetzt angeordneten weiteren Axialmodul, insbesondere schließt der weitere Lichtleiter unmittelbar an. Bei dieser Anordnung ist es einfach möglich, die zum Lichtleiter beweglichen Lateralmodule so anzuordnen, dass stets nur ein Lateralmodul koppelt. Hierbei kann ein kleiner Zeitbereich ausgenommen werden, zu dem sich ein Lateralmodul an der letzten Koppelposition an einem Lichtleiter befindet. Hier kann ein anderes Lateralmodul die Kopplung aufnehmen, so dass eine kurze Koppelüberlappung möglich ist, in der eine Umschaltung, z.B. elektrisch, mechanisch oder optisch, zwischen den Modulen stattfindet. Zweckmäßigerweise sind die optischen Wege zwischen den Lateralmodulen und dem Axialmodul zum Umschalt- Zeitpunkt gleich lang, bzw. ist der Umschaltzeitpunkt von einer Steuereinheit entsprechend gewählt, so dass ein Phasensprung vermieden werden kann.
Zur lateralen Ein- oder Auskopplung von Strahlung in oder aus dem Lichtleiter sind in diesen zweckmäßigerweise Koppelstrukturen in Form von Unstetigkeiten eingebracht. Diese können refraktiver Art sein oder reflektiv, diffraktiv oder streuende Strukturen sein. Aufgrund des meist geringen Durchmessers des Lichtleiters sind sie vorteilhafterweise Mikro- Strukturen.
Die Koppelstrukturen können insbesondere auch den kompletten Umfang des Lichtleiters bedecken.
Die Koppelstrukturen sind zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass sie eine gerichtete Kopplung bewirken in Richtung zum koppelnden Modul. So sind die Koppelstrukturen für eine laterale Einkopplung vorteilhafterweise so, dass sie möglichst viel Strahlung in Richtung des koppelnden Axialmoduls umlen- ken, und zwar so, dass die Strahlung im Lichtleiter ausbreitungsfähig ist. Bei einer lateralen Kopplung wird vorteilhafterweise möglichst viel Strahlung vom Lichtleiter in Richtung des Lateralmoduls gelenkt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter daher Koppelstrukturen auf, durch deren Anordnung eine Ausrichtung von ausgekoppelter Strahlung auf das Lateralmodul durch Interferenz erfolgt. Eine solche
Richtcharakteristik kann durch Koppelstrukturen in der Art eines Blaze-Gitters verstärkt werden, bei dem eine Beugungsordnung besonders bevorzugt ist.
Sind die Koppelstrukturen in Form von schrägflächigen Kerben ausgeführt, so ist eine effektive Ausrichtung der Strahlung durch den Winkel der schrägen Koppelfläche der Kerben auf das Lateralmodul möglich. Sägezahnförmige Kerben sind einfach in der Herstellung. Schräge Schnitte als Kerben mit parallelen Schnittflächen haben den Vorteil, dass durch sie verlaufende, nicht ausgekoppelte Strahlung weniger abgelenkt wird und z.B. für eine spätere Auskopplung effektiver zur Verfügung steht.
Sind die Koppelstrukturen kegel- oder pyramidenförmig, so kann einkoppelnde Strahlung aus der Ebene, die durch die
Richtung der einkoppelnden Strahlung und die Achse des Lichtleiters aufgespannt wird, gezielt herausgelenkt werden, so dass die eingekoppelte Strahlung bei der weiteren Ausbreitung wenig Kontakt mit weitern Koppelstrukturen hat und somit in seiner weiteren Ausbreitung wenig gestört wird.
Die Koppelstrukturen sind zweckmäßigerweise in den Außenmantel des Lichtleiters eingebracht und können an der Eintrittsfläche der lateralen Kopplung angeordnet sein. Eine besonders effektive Kopplung kann erreicht werden, wenn der Lichtleiter Koppelstrukturen aufweist, die in Radialrichtung des Lichtleiters gegenüber dem Lateralmodul angeordnet sind.
Bei der Ausbreitung von Strahlung im Lichtleiter erfolgt eine Dämpfung, die vor allem durch die Koppelstrukturen hervorgerufen wird. Legt die Strahlung einen weiteren Weg im Leiter zurück, so wird sie stärker gedämpft. Eine gleichmäßige Intensität von gekoppelter Strahlung kann erreicht werden, wenn der Lichtleiter Koppelstrukturen aufweist, deren Koppeldichte mit wachsendem Abstand vom Axialmodul zunimmt. Hierdurch wird an Koppelstellen, die weiter vom Axialmodul entfernt sind, eine stärkere laterale Kopplung stattfindet als an näheren Stellen, so dass einem Intensitätsverlust durch Dämpfung entgegengewirkt werden kann, insbesondere kann sie ausgeglichen werden. Die Koppeldichte kann eine räumliche Dichte der Koppelstrukturen sein oder durch eine stärker koppelnde Formgebung oder Größe der Koppelstrukturen geprägt werden.
Weist der Lichtleiter Koppelstrukturen zum Ein-/Auskoppeln von Strahlen schräg zur Radialrichtung auf, so können die Koppelstrukturen flach gehalten sein, so dass sie Strahlung im Leiter weniger stören. Hierbei kann die mittlere Ausrich- tung der einzukoppelnden bzw. der ausgekoppelten Strahlung schräg zur Radialrichtung des Lichtleiters sein.
Um einer Verbreiterung eines Lichtpulses durch eine Phasenverschiebung bei einer Kopplung entgegenzuwirken ist das La- teralmodul zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen ausgeführt, wobei die Vorrichtung vorteilhafterweise ein Mittel zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen um- fasst .
Ein Mittel zum Ausgleich von Laufzeitunterschieden von gleichzeitig an verschiedenen Stellen gekoppelten Strahlen kann einfach realisiert werden, wenn das Lateralmodul mit einer Sende- oder Empfangsfläche schräg zum Lichtleiter an- geordnet ist.
Der Lichtleiter kann gegebenenfalls empfindlich hinsichtlich umgebender Einflüsse, wie Schmutz oder umgebende Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung sein. Zu seinem Schutz ist der Lichtleiter vorteilhafterweise gegen einen Spalt zum anderen System durch ein strahlungsdurchlässiges Element abgeschirmt. Auch eine teilweise Ummantelung zum Schutz gegen ionisierende Strahlung ist vorteilhaft. Eine Doppelnutzung des abschirmenden Elements kann erwirkt werden, wenn es zu einer Brechung und insbesondere zur Fokus- sierung von Koppelstrahlung ausgeführt ist. Eine Fokussierung kann auf den Lichtleiter oder das Lateralmodul gerichtet sein .
Zum Ausgleich von Intensitätsschwankungen des datentragenden gekoppelten Lichts ist es vorteilhaft, wenn das abschirmende Element als Dämpfungselement zur Dämpfung von Koppelstrahlung ausgeführt ist, wobei die Dämpfung mit wachsendem Abstand vom Axialmodul abnimmt.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher er- läutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigen:
FIG 1 eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten mit einem Lichtleiter, einem Axialmodul und zwei Lateralmodulen, FIG 2 eine Vorrichtung mit einem Lichtleiter, in den zwei
Axialmodule einkoppeln,
FIG 3 eine Vorrichtung mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleitern,
FIG 4 eine weitere Vorrichtung mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleitern, FIG 5 eine Vorrichtung mit zwei zueinander ausgerichteten
Lichtleitern, FIG 6 einen Schnitt durch einen Lichtleiter mit Koppelstrukturen, FIG 7 einen Schnitt durch einen Lichtleiter mit anderen
KoppelStrukturen,
FIG 8 einen Lichtleiter mit Koppelstrukturen mit einem Gradient in der Koppeldichte,
FIG 9 einen Lichtleiter mit Koppelstrukturen mit einem Gradient in einer anderen Art Koppeldichte, FIG 10 ein Mittel zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen, FIG 11 ein anderes Mittel zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppel- ten Strahlen,
FIG 12 Koppelstrukturen zum schrägen Auskoppeln von Strahlung aus einem Lichtleiter,
FIG 13 einen Lichtleiter mit einem fokussierenden abschirmenden Element, FIG 14 ein dämpfendes abschirmendes Element entlang eines
Lichtleiters, FIG 15 mehrere Module zur gleichzeitigen Datenübertragung auf mehreren Kanälen und
FIG 16 mehrere Module an einem rotierenden System.
FIG 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 2 an zwei zueinander bewegten Systemen 4, 6, von denen das System 4, beispielsweise ein erdgebundenes System mit einer Schiene ist und das System 6 ein auf der Schiene beweglicher Schienenwagen. Das stationäre System 4 umfasst einen Lichtleiter 8, der als so genannte Single-Mode-Faser mit einem Durchmesser von 10 μ ausgeführt ist, die aufgrund ihrer baulichen Ausführung, z.B. ihres geringen Durchmessers, nur zur Leitung von Licht in einer Mode ausgebildet ist. Hierdurch weist die Faser so gut wie keine Modendispersion auf und ist zur Übertragung von Daten mit einer Datenrate von 109 bit/s geeignet. Zusätzlich ist der Lichtleiter 8 eine polarisati- onserhaltende Faser, so dass die Polarisaionsrichtung erhalten bleibt und sich insofern das Signal nicht durch eine Aus- breitung beider Polarisationsrichtungen durch Doppelbrechung verbreitert .
An einem Ende des Lichtleiters 8 ist ein Axialmodul 10 angeordnet, das dazu vorgesehen ist, einen oder mehrere daten- tragende Lichtstrahlen in Axialrichtung, also durch die
Stirnflächen in den Lichtleiter 8 ein- oder auszukoppeln. An das Axialmodul 10 ist ein Datenmittel 12 angeschlossen, das eine Datenquelle zum Erzeugen von Daten oder eine Datensenke zum Empfangen von Daten sein kann. Zwischen dem Datenmittel 12 und dem Axialmodul 10 ist ein Verzögerungsmittel 14 angeordnet, das zur zeitlichen Verzögerung von Daten vorgesehen ist, die es passieren.
Die Kopplung vom Axialmodul 10 mit dem Lichtleiter 8 kann direkt erfolgen von einem Sender oder Empfänger am oder im Axialmodul 10 in den Lichtleiter 8. Je nach Ort der Anwendung ist es auch möglich, dass das Axialmodul 10 einen Lichtwel- lenleiter zwischen Sender oder Empfänger und Lichtleiter 8 aufweist. Ebenfalls denkbar ist eine Kopplung über zumindest eine Linse zur Anpassung von Strahleigenschaften des Senders oder Empfängers an den Lichtleiter 8. Eine Linse kann direkt am Lichtleiter 8 befestigt sein, z.B. angeschmolzen.
Das Ende des Lichtleiters 8, an dem kein Axialmodul 10 gekoppelt wird, kann vorteilhaft als optischer Sumpf ausgebildet sein, der z.B. durch eine Beschichtung mit einem Strahlungs- absorbierer, z.B. mit einer matten, schwarzen Farbe, ausge- führt ist. Es entstehen keine Reflexionen und ungewünschte Signalüberlagerungen am Axialmodul 10.
Anstelle der axialen Kopplung des Axialmoduls 10 kann das Axialmodul 10 in Verbindung mit dem Lichtleiter 8 alternativ dazu ausgeführt sein, datentragende Lichtstrahlen lateral, also durch die radiale Außenfläche des Lichtleiters 8, in diesen ein- und auszukoppeln. Auch bei einer solchen Ausführungsform wird das Modul zur Vereinfachung der Terminologie als Axialmodul bezeichnet.
Das bewegliche System 6 umfasst zwei baugleiche Einheiten mit jeweils einem Lateralmodul 16 zum lateralen Ein- und/oder Auskoppeln eines oder mehrerer datentragender Lichtstrahlen in bzw. aus dem Lichtleiter 8. An die Lateralmodule ist je- weils ein Datenmittel über ein Verzögerungsmittel angeschlossen. Sowohl das bewegliche System 6 als auch das stationäre System 4 tragen eine Steuereinheit 18 zur jeweiligen Steue- rung sowohl der Datenmittel 12 als auch der Verzögerungsmittel 14.
Ebenso gut ist es möglich, die Axialmodule 10 mit dem Licht- leiter 8 am beweglichen System 6 und die Lateralmodule 16 am stationären System anzuordnen.
Die Module können einen Sender und/oder Empfänger enthalten bzw. damit verbunden sein. Als Sender ist eine LED (light emitting diode) geeignet. Vorteilhaft ist eine Laserdiode, wobei besonders vorteilhaft ein VCSEL (vertical cavity sur- face emitting laser) ist, der ein Halbleiterlaser ist, bei dem das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird, im Gegensatz zum herkömmlichen Kantenemitter, bei dem das Licht an ein oder zwei Flanken des Chips austritt. Für die Übertragung hoher Datenraten können zusätzlich externe Modulatoren integriert werden. Als Empfänger sind Halbleiter mit oder ohne zusätzlichem optischem Element vorteilhaft.
An der den Lateralmodulen 16 gegenüberliegenden Seite ist der Lichtleiter 8 mit Koppelstrukturen 20 in seiner Außenfläche versehen, wie in FIG 8 deutlicher zu sehen ist. Durch die Koppelstrukturen 20 wird das durch den Lichtleiter laufende Licht jeweils etwas aus der Faser ausgekoppelt, indem es zur anderen Seite abgelenkt wird und dort so steil auf die Reflektionsflache trifft, dass es diese weitgehend ohne reflektiert zu werden durchtreten und so zum Lateralmodul 16 gelangen kann.
Umgekehrt wird vom Lateralmodul 16 in den Lichtleiter 8 eingestrahltes Licht von den Koppelstrukturen 20 so umgelenkt, dass es axial durch die Faser in Richtung zum Axialmodul 10 läuft.
Die Koppelstrukturen 20 können refraktiv wirken, reflektiv, diffraktiv oder durch Streuung. Zweckmäßigerweise sind die Koppelstrukturen 20 in Längsrichtung des Lichtleiters 8 gleichmäßig und entlang dessen Umfangs so angeordnet, dass aus dem Lichtleiter 8 austretendes Licht hier diffraktiv, also durch Beugung in Richtung zum Lateralmodul 16 konzentriert wird, das in Richtung des Hauptreflexes angeordnet ist. Zur weitgehenden Unterdrückung der Nebenreflexe höherer Ordnung sind die Koppelstrukturen 20 nach Art eines Blaze-Git- ters angeordnet.
Während des Betriebs der Vorrichtung 2 bewegt sich das System 6 translatorisch oder rotatorisch am System 4 entlang, wie durch eine Pfeil 22 angedeutet ist. Zunächst übernimmt das rechte Lateralmodul 16 zusammen mit dem Axialmodul 10 die Datenübertragung zwischen den zugehörigen Datenmitteln 12, deren Datenerzeugung bzw. Datenempfang jeweils von der zugehö- rigen Steuereinheit 18 gesteuert wird. Die Position des bewegten Systems 6 relativ zum stationären System 4 wird hierbei von einem Positionssystem 24 bestimmt und von der Steuereinheit 18 des stationären Systems überwacht.
Auf diese Weise wird erkannt, wenn das bewegte System 6 eine vorbestimmte Position erreicht, an der das rechte Lateralmodul 16 das rechte Ende des Lichtleiters 8 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 18 des Systems 6 der lateralen Module 16 die Übergabe der Datenübertragung vom noch aktiven Lateralmodul 16 auf das folgende Lateralmodul 16, indem das noch aktive Lateralmodul 16 inaktiv schaltet und das folgende Lateralmodul 16 aktiv schaltet, so dass die Datenübertragung nun zwischen dem Datenmittel 12 dieses Lateralmoduls 16 und dem Datenmittel 12 des Axialmoduls 10 stattfin- det. Alternativ kann die Übergabe auch rein mechanisch stattfinden, z.B. durch einen geeigneten Abstand der Lateralmodule 16 oder durch die Länge der Lichtleiters oder der Faser 8.
Bei Beginn der Datenübertragung über das linke Lateralmodul 16 wird auch das zugehörige Verzögerungsmittel 14 aktiv und verzögert den Datenstrom um die Zeitdauer, die dem optischen Weg im Lichtleiter 8 zwischen den Koppelstellen der Lateralmodule 16 entspricht. Auf diese Weise wird die geringere op- tische Distanz des nunmehr aktiven Lateralmoduls 16 zum Axialmodule durch die Verzögerung derart ausgeglichen, dass die Übergabe der Datenübertragung vom einen auf das nächste Lateralmodul 16 phasensprungfrei erfolgt. Im Laufe der Bewegung des linken Lateralmoduls 16 nach rechts nimmt der optische Weg zwischen ihm und dem Axialmodul 10 zu. In gleichem Maße wird die Verzögerung durch das Verzögerungsmittel 12 reduziert, so dass die Signallaufzeit zwischen den entsprechenden Datenmitteln 12 stets konstant bleiben kann.
Erreicht das linke Lateralmodul 16 das rechte Ende des Lichtleiters 8 so wird die Datenübertragung - wie oben beschrieben - auf ein nächstfolgendes Lateralmodul 16 übergeben.
In FIG 2 ist eine weitere Vorrichtung 26 zum Übertragen von
Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen 4, 6 dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in FIG 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funk- tionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert .
Die Vorrichtung 26 umfasst einen Lichtleiter 8, der als Gra- dientenindexfaser ausgeführt ist.
An beide Enden des Lichtleiters 8 ist jeweils ein Axialmodul 10 angeordnet, so dass Licht beidseitig in den Lichtleiters 8 ein- und auskoppelbar ist. Außerdem ist ein Abstand 28 zwi- sehen Koppelstellen 30, an denen die Lateralmodule 16 mit dem Lichtleiter 8 koppeln, so bemessen, dass er in etwa so groß ist wie die Länge des Lichtleiters 8. Beide Lateralmodule 16 können in einem kleinen Überlappungsbereich gleichzeitig koppeln und zwar so, dass die Kopplung des einen Lateralmoduls 16 durch ein Ende des Lichtleiters 8 so abnimmt wie die Kopplung des anderen Lateralmoduls 16 durch das andere Ende des Lichtleiters 8 zunimmt bei gleichzeitig gleich aktiven Lateralmodulen 16. Außerdem kann auf die Verzögerungsmittel 14 verzichtet werden, da der optische Abstand von den beiden Lateralmodulen 16 zum jeweils näheren Axialmodul 10 zum Zeitpunkt der Übergabe - oder ggf. genauer: in der Mitte der kleinen Übergabeperiode - gleich ist. Zum Konstanthalten der Signallaufzeit zwischen den Datenmitteln 12 kann das Verzögerungsmittel 14 jedoch beibehalten bleiben. Ebenfalls sinnvoll ist es, wenn der Abstand 28 erheblich kleiner ist als die Länge des Lichtleiters 8 und ein Umschalten nicht bei einem gleichen optischen Abstand erfolgt.
Zum Empfang von Daten wird zweckmäßigerweise nur dasjenige Axialmodul 10 berücksichtigt, das am nächsten zum aktiven La- teralmodul 16 ist, um eine Überlagerung von zwei Datenströmen zu vermeiden. Zur Steuerung einer Umschaltung zwischen den Axialmodulen 10 können jedoch beide Datenströme von der Steuereinheit 18 ausgewertet werden und dann umgeschaltet werden, wenn die Datenströme in Phase sind. Alternativ ist die Posi- tionsermittlung durch das Positionssystem 24 möglich, wobei ein Umschalten zu einer vorbestimmten Relativposition der Systeme 4, 6 erfolgt, an denen der optische Abstand vom aktiven Lateralmodul 16 zu den beiden Axialmodulen gleich ist. Es können auch beide Axialmodule 10 berücksichtigt werden, indem die Verzögerungszeiten die Singalphasen so steuern, dass die Signale an der lateralen Koppelstelle phasengleich sind, und sich insofern konstruktiv überlagern. Bei der in FIG 3 schematisch dargestellten Vorrichtung 32 erfolgt die Datenleitung durch zwei entgegengesetzt ausgerich- tete Lichtleiter 8, die PCS-Fasern sind und an deren jeweils zentralem Ende ein Axialmodul 10 angeordnet ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann auf eine Steuerung einer Übergabe verzichtet werden, wenn der Abstand 28 gleich dem Abstand zwischen den entgegengesetzten Enden 34 der Lichtleiter 8 ist - oder minimal geringer, so dass die Kopplungen durch die Enden 34 beendet bzw. begonnen werden. Auf eine Verzögerung kann außerdem verzichtet werden, wenn eine Übergabe ge- steuert wird, wenn die optischen Wege von den Lateralmodulen 16 zu dem jeweils zugehörigen Axialmodul 10 gleich sind.
Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus FIG 3 ist in FIG 4 gezeigt. In einen durchgehenden Lichtleiter 8 wird mittels eines Axialmoduls 10 lateral ein- oder ausgekoppelt, wobei durch entsprechende Koppelstrukturen 36 eine Ausbreitung der Strahlung in entgegengesetzte Richtungen erfolgt, so dass die beiden Hälften des Lichtleiters 8 als zwei entgegengesetzt angeordnete Lichtleiter 8 gesehen werden können. Wie zu FIGen 2 und 3 erläutert kann auch hier auf eine Verzögerung oder sogar eine Steuerung einer Umschaltung bzw. Übergabe verzichtet werden.
FIG 5 zeigt eine Vorrichtung 38 mit zwei einander zugewandten Lichtleitern 8, an die jeweils einseitig ein Axialmodul 10 gekoppelt ist, wobei sich die Axialmodule 10 gegenüber liegen. Der Abstand 28 zwischen den Lateralmodulen 16 bzw. ihren Koppelstellen im Lichtleiter 8 ist so groß wie die Abstand zwischen den einander abgewandten Enden 34 der Lichtleiter 8 - oder geringfügig kleiner, so dass - ggf. bis auf eine geringe Überlappung zur Übergabe - stets nur ein Lateralmodul 16 mit den Lichtleitern 8 koppelt. Ein Phasensprung tritt bei dieser Anordnung nicht auf, da die Lateralmodule bei einer Übergabe der Datenübertragung gleich weit von „ihrem" Axialmodul entfernt sind.
Die FIGen 6 und 7 zeigen zwei Arten Koppelstrukturen 40, 42, die als schrägflächige Kerben jeweils in einer Außenfläche einer Gradientenindexfaser eingebracht sind, die Lichtstrahlen 44 stets in Bögen zur Faserachse lenkt. Die Kopplung kann bei beiden Arten der Koppelstrukturen 40, 42 entweder direkt aus den Koppelstrukturen 40, 42 heraus oder zunächst quer durch den Lichtleiter 8 erfolgen, wie in FIG 9 dargestellt ist. Die Koppelstrukturen 42 weisen zwei parallele Schrägflächen 44 auf, bei denen die durch sie nicht ausgekoppelten Lichtstrahlen 48 im Wesentlichen ihre Richtung beibehalten und weniger streuen als bei den Koppelstrukturen 40. Die Koppelstrukturen 40, 42 können durch Strahlungsverfahren eingebracht sein, wie mittels Elektronen- oder Ionenstrahlung, oder mittels Laserstrahlung aus einem Excimerlaser, Ultrakurzpulslaser, frequenzkonvertiertem Laser oder Cθ2~La- ser. Zusätzlich können sie mittels Laser oder Temperierung geglättet sein. Weiter Möglichkeiten der Herstellung bieten chemische Verfahren, wie reaktives Ionenstrahlätzen, spanende Verfahren oder Prägen, insbesondere Heißprägen.
In den FIGen 8 und 9 sind die Möglichkeiten der gegenüberliegenden (FIG 8) und benachbarten Kopplung (FIG 9) bezogen auf die Lage der Koppelstrukturen 40 dargestellt. Außerdem ist in beiden Ausführungsbeispielen die Koppeldichte gradiert, und zwar so, dass sie mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 zunimmt. In FIG 8 ist hierzu der Abstand zwischen den Koppelstrukturen 40 entsprechend variiert und nimmt mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 ab. In FIG 9 ist die Größe der Koppelstrukturen 40 entsprechend variiert und nimmt mit wachsen- dem Abstand vom Axialmodul 10 zu. Um den Effekt der variierten Koppeldicht ausnutzen zu können ist das Lateralmodul 16 zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen 40 ausgeführt und ist zum Koppeln über eine Koppelstelle 50 vorbereitet, die sich über mehrere Koppelstruk- turen 40 erstreckt, wie durch die Doppelpfeile dargestellt ist .
In den FIGen 10 und 11 ist jeweils ein Mittel 52, 54 zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen dargestellt. Außerdem ist das Lateralmodul 16 zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen 40 ausgeführt. In FIG 10 ist das Mittel 52 zwischen dem Lateralmodul 16 und dem Lichtleiter 8 gelegen und umfasst einen lichtdurchlässigen Keil, der durch seinen hohen Brechungsindex die durchtretenden Strahlen bremst. So werden die früher (weiter rechts) ausgekoppelten Strahlen, die einen Laufzeitvorsprung haben, entsprechend ge- bremst und erreichen zeitgleich das Lateralmodul 16 wie später (weiter links) ausgekoppelte Strahlen.
In FIG 10 wird das Mittel 54 durch eine Schrägstellung einer Koppelfläche 56 des Lateralmoduls realisiert, in den früher und später den Lichtleiter 8 verlassende Strahlen gleichzeitig auftreffen.
FIG 12 zeigt Koppelstrukturen 58, die zum Auskoppeln von Strahlen schräg zur Radialrichtung des Lichtleiters 8 ausgebildet sind. Bei einer Auskopplung mehrerer Moden in leicht unterschiedlicher Richtung ist die mittlere Ausrichtung der ausgekoppelten Strahlung schräg zur Radialrichtung. Hierdurch können die Koppelstrukturen 57 flach gehalten bleiben.
Der in FIG 13 dargestellte Lichtleiter 8 ist in Richtung zum System 6 durch eine Abschirmung 58 gegen ionisierende Strahlung versehen. Außerdem ist er gegen einen Spalt 60 zum anderen System 4 durch ein strahlungsdurchlässiges Element 62 ab- geschirmt, wobei die Abschirmung nur teilweise erfolgt und nicht dicht sein muss. Das abschirmende Element 62 ist als in der Achse des Lichtleiters 8 lang gestreckte Linse ausgeführt und dient zur Fokussierung von Koppelstrahlung auf den Lichtleiter 8 oder das Lateralmodul 16. Es kann eine hohe Koppel- effizienz erreicht werden verbunden mit einem Ausgleich von
Toleranzen zwischen den sich gegeneinander beweglichen Systemen 4, 6.
Mittels pyramidenförmiger Koppelstrukturen 64 kann eine Stö- rung der Koppelstrukturen 64 im Lichtweg innerhalb des Lichtleiters 8 gering gehalten werden.
Ein weiteres, sich in der Achse des Lichtleiters 8 erstreckendes abschirmendes Element 66 ist in FIG 14 dargestellt. Es ist als Dämpfungselement zur Dämpfung von Koppelstrahlung ausgeführt, wobei die Dämpfung mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 abnimmt, um ein Koppelsignal über die Länge des Lichtleiters 8 möglichst konstant in der Intensität zu hal- ten. Alternativ kann ein elektronisches Dämpfungselement über die Regelung von Leistung realisiert werden, das über eine Positionserfassung gesteuert wird.
Zur Ausnutzung von mehreren Datenkanälen können getrennte
Koppelsysteme 68, 70 mit jeweils einem oder zwei Lichtleiter 8 verwendet werden, wie in FIG 15 dargestellt ist. Beide Koppelsysteme 68, 70 sind gleichzeitig aktiv und übertragen verschieden Datenkanäle. Die Koppelsysteme 68, 70 können wie zu den vorhergehenden FIGen erläutert ausgeführt sein.
Die Datenübertragung kann so erfolgen, dass zwei Koppelsystem 68, 70 in unterschiedlichen Richtungen Daten übertragen, oder alternativ, dass alle Koppelsysteme 68, 70 in beiden Richtun- gen Daten übertragen, ein Axialmodul 10 somit gleichzeitig oder sequenziell als Empfänger und Sender dient.
Die Datenkanäle können fest den Empfängern zugeordnet werden, wobei die Zuordnung der Sender zu den Datenkanälen positions- abhängig erfolgt, oder anders herum.
Bei Übertragung mehrerer Kanäle über einen Lichtleiter 8 ist ein Wellenlängenmultiplex vorteilhaft, bei dem mehrere Sender mit unterschiedlichen Wellenlängen senden, so dass z.B. ein Axialmodul 10 mehrer Frequenzen überträgt. Zur Zusammenführung oder Aufspaltung der Kanäle können entsprechende Multip- lexer verwendet werden.
FIG 16 zeigt die Anwendung einer Vorrichtung 72 als Koppel- System bei einem rotierenden System 6, insbesondere bei einem Computertomograph, bei dem ein am stationären System 4 oder am rotierenden System 6 angeordneter Lichtleiter 8 um den ganzen Umfang gehen, z.B. nach Art der Vorrichtung aus FIG 4. Alternativ können mehrere Lichtleiter 8 einen Winkelbereich abdecken und sich gemeinsam um den Umfang erstrecken. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn stets zumindest ein Lateralmodul 16 mehr vorhanden ist als Strahlungsleiter 8, damit eine Überlappung zur Übergabe erreicht werden kann und keine Unterbre- chung der Datenübertragung erfolgt. Alternativ können die Lateralmodule 16 einen so breiten Koppelbereich aufweisen, dass Spalte zwischen Lichtleitern 8 überbrückt werden können. Auch ist eine gleiche Anzahl von Sendern und Empfängern möglich mit einer Unterbrechung der Datenströme.
Die Zeichnung und die Beschreibung enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird. Insbesondere können verschiedene Eigenschaften von in den FIGen dargestellten Ausführungsbeispielen zu einem neuen Ausführungsbeispiel zusammengefasst werden.
Bezugs zeichenliste
2 Vorrichtung
4 System
6 System
8 Lichtleiter
10 Axialmodul
12 Datenmittel
14 Verzögerungsmittel
16 Lateralmodul
18 Steuereinheit
20 KoppelStruktur
22 Pfeil
24 Positionssystem
26 Vorrichtung
28 Abstand
30 Koppelstellen
32 Vorrichtung
34 Ende
36 KoppelStruktur
38 Vorrichtung
40 KoppelStruktur
42 KoppelStruktur
44 Lichtstrahl
46 Schrägfläche
48 Lichtstrahl
50 Koppelstelle
52 Mittel
54 Mittel
56 Koppelflache
57 KoppelStruktur
58 Abschirmung
60 Spalt
62 Element
64 KoppelStruktur
66 Element
68 Koppelsystem
70 Koppelsystem
72 Vorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen (4, 6), mit ei- nem Lichtleiter (8) und einem Axialmodul (10) an einem der Systeme (4, 6) zur vorzugsweise axialen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8) und einem Lateralmodul (16) am anderen System zur lateralen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8) .
2. Vorrichtung (26, 32, 38, 72) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) in radialer Richtung einen Brechungsindexgradienten aufweist
3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) eine Singlemodefaser ist.
4. Vorrichtung (26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) einen Polymermantel aufweist.
5. Vorrichtung (26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) eine Faser mit einem Anteil aus fluoriertem Polymer ist.
6. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) eine pola- risationserhaltende Faser ist.
7. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verzögerungsmittel (14) zur Verzögerung einer Datenübertragung zwischen dem Axialmodul (10) und dem Lateralmodul (16), das dazu ausgeführt ist, die Verzöge- rung entgegengesetzt zu einer Lichtlaufdauer zwischen dem Axialmodul (10) und dem Lateralmodul (10) einzustellen.
8. Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Axialmodul (10) an dem dem ersten Axialmodul (10) entgegengesetzten Ende des Lichtleiters (8) und ein Verzögerungsmittel (14), das dazu ausgeführt ist, eine Datenübertragung entsprechend einem Unterschied zwischen der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul (16) zu einem Axialmodul (10) und der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul (16) zum anderen Axialmodul (10) zu verzögern.
9. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Positionssystem (24) zur Bestimmung einer Position des Lateralmoduls (16) relativ zu einem Axialmodul (10 und durch eine Steuereinheit (18) zur Steuerung des Maßes der Verzögerung anhand der Position.
10. Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei entgegengesetzt ausgerichtete Lichtleiter (8) zur axialen Datenkopplung vorgesehen sind, insbesondere mit einem Axialmodul (10) verbunden sind.
11. Vorrichtung (32) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter (8) so zum Lateralmodul (16) positioniert ist, dass im Betrieb stets genau ein Lateralmodul (16) mit einem Lichtleiter (8) lateral gekoppelt ist.
12. Vorrichtung (32) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zumindest ein zweites Lateralmodul (16), dessen Abstand zum ersten Lateralmodul (16) gleich oder geringer ist als der Abstand (28) der entgegengesetzten Enden (34) der Lichtleiter (8) zueinander, und durch eine Steuer- einheit (18) zur Steuerung einer Übergabe der Datenübertragung von einem auf das nächste Lateralmodul (16) derart, dass die Übergabe frei von einem Phasensprung erfolgt.
13. Vorrichtung (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an den Lichtleiter (8) anschließenden weiteren Lichtleiter (8) mit einem entgegengesetzt angeordneten weiteren Axialmodul (10) .
14. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) aufweist, durch deren Anord- nung eine Ausrichtung von ausgekoppelter Strahlung auf das Lateralmodul (16) durch Interferenz erfolgt.
15. Vorrichtung (2, 26, 32, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42) in Form von schrägflächigen Kerben aufweist .
16. Vorrichtung (72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) kegel- oder pyramidenförmige Koppelstrukturen (64) aufweist.
17. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 64) aufweist, deren Koppeldichte mit wachsendem Abstand vom Axialmodul (10) zunimmt.
18. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) aufweist, die in Radialrichtung des Lichtleiters (8) gegenüber dem Lateralmodul (16) angeordnet sind.
19. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (57) zum Ein-/Auskoppeln von Strahlen schräg zur Radialrichtung aufweist.
20. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) aufweist und das Lateralmodul (16) zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) ausgeführt ist und gekennzeichnet durch ein Mittel (52, 54) zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen .
21. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lateralmodul (16) mit einer Empfangsfläche (56) schräg zum Lichtleiter (8) angeordnet ist .
22. Vorrichtung (72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) gegen einen Spalt (60) zum anderen System (4, 6) durch ein strahlungsdurchlässiges Element (62, 66) abgeschirmt ist.
23. Vorrichtung (72) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das abschirmende Element (62) zu einer Brechung, insbesondere zur Fokussierung, von Koppelstrahlung ausgeführt ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das abschirmende Element (66) als Dämpfungselement zur Dämpfung von Koppelstrahlung ausgeführt ist, wobei die Dämpfung mit wachsendem Abstand vom Axi- almodul (10) abnimmt.
25. Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Koppelsystem zwischen einem rotierenden und einem stationären Teilbereich in einem Computertomographen eingesetzt ist.
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