-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung optischer
Signale zwischen gegeneinander drehbaren Einheiten, auch Drehkupplung
oder Drehübertrager genannt. Damit können vorzugsweise
mehrere optische Signale in mehreren Kanälen gleichzeitig übertragen
werden.
-
Stand der Technik
-
Zur Übertragung
optischer Signale zwischen gegeneinander drehbaren Einheiten sind
verschiedene Übertragungssysteme bekannt.
-
In
der
US 5,568,578 ist
ein optischer Drehübertrager für mehrere Kanäle
mit einem Dove-Prisma offenbart. Zur Einkopplung beziehungsweise
Auskopplung des Lichtes aus Glasfasern ist eine Anordnung mit mehreren
GRIN-Linsen vorgesehen. Das Dove-Prisma muss mit einem präzisen
Getriebe exakt mit der halben Winkelgeschwindigkeit zwischen den
beiden gegeneinander drehbaren Einheiten verdreht werden.
-
Darstellung der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Stand der Technik
an Drehübertragern zur Übertragung optischer Signale
zu verbessern und insbesondere derart auszugestalten, dass das aufwändige
Getriebe weggelassen beziehungsweise vereinfacht werden kann. Weiterhin
sollte vorzugsweise die Anordnung so gestaltet werden, dass höhere
mechanische Toleranzen in der Lagerung akzeptiert werden können.
-
Erfindungsgemäße
Lösungen dieser Aufgabe sind in den unabhängigen
Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung weist zwei Kollimatoranordnungen 10, 14 auf,
welche um eine Drehachse 6 gegeneinander drehbar angeordnet
sind. Zwischen der ersten Kollimatoranordnung 10 und der
gegenüber dieser drehbar angeordneten zweiten Kollimatoranordnung 14 besteht
ein optischer Pfad zur Übertragung von Licht. In diesem
optischen Pfad befindet sich wenigstens ein derotierendes Element,
beispielsweise ein Dove-Prisma 3, welches für
eine Abbildung des von der ersten Kollimatoranordnung 10 ausgesendeten
Lichtes auf die zweiten Kollimatoranordnung 14, ebenso
auch in umgekehrter Richtung, unabhängig von der Rotationsbewegung
zwischen den beiden Kollimatoren sorgt. Das Dove-Prisma wird hierzu
mit der halben Winkelgeschwindigkeit der Drehung der ersten Kollimatoranordnung 10 und
der zweiten Kollimatoranordnung 14 gedreht.
-
Jede
der Kollimatoranordnungen 10, 14 umfasst wenigstens
einen Kollimator sowie wenigstens ein Mittel zur Halterung des wenigstens
einen Kollimators. Der Begriff Kollimator steht hier im weitesten Sinne
für ein strahlführendes beziehungsweise strahlformendes
Element. Die Aufgabe eines solchen Kollimators besteht in der Umsetzung
des in einem Lichtwellenleiter, beispielsweise einer Singlemode-Faser
oder auch einer Multimode-Faser geführten Lichtes in einen
Strahlengang, welcher durch den Drehübertrager und insbesondere
durch das derotierende Element geführt werden kann. Dieser
entspricht einem Strahlengang im Freiraum beziehungsweise in einem
optischen Medium, wie beispielsweise Glas oder Öl. Ebenso
kann durch einen Kollimator auch eine Umsetzung in umgekehrter Richtung,
d. h. vom Strahlengang im Drehübertrager in einen Lichtwellenleiter,
erfolgen. Selbstverständlich sind innerhalb eines Kollimators
auch Umsetzungen in beide Richtungen denkbar, so dass bidirektionale
Signale übertragen werden können. Typischerweise
sind die Kollimatoren Linsen, bevorzugt Gradienten-Index-Linsen
(GRIN-Linsen) und besonders bevorzugt Linsen eines Mikrolinsen-Arrays.
Eine Kollimatoranordnung kann für eine beliebige Anzahl
optischer Kanäle ausgelegt sein. Im einfachsten Falle ist
sie für einen einzigen Kanal, bevorzugt jedoch für
eine Anzahl größer zwei Kanäle ausgelegt.
Entsprechend bezieht sich der Begriff des ersten Satzes Lichtwellenleiter 2 und
des zweiten Satzes Lichtwellenleiter 5 auf wenigstens einen,
bevorzugt auf mehrere Lichtwellenleiter.
-
Die
Erfindung ist grundsätzlich für alle derotierenden
optischen Elemente ausführbar. Der Anschaulichkeit halber
wird hier auf ein Dove-Prisma Bezug genommen. Ebenso ist aber auch
als derotierendes Element ein Abbe-König-Prisma oder eine Spiegelanordnung
einsetzbar.
-
Eine
erfindungsgemäße Kollimatoranordnung umfasst wenigstens
einen Kollimator mit einem in zwei Achsen verstellbaren Aktuator.
Mit dem Aktuator wird eine Verkippung des Strahls und/oder eine Verschiebung
des Strahls realisiert. Wird beispielsweise die Position eines Lichtwellenleiters
vor einer Kollimatorlinse verschoben, so resultiert dies in einer Verkippung
des Strahls hinter der Kollimatorlinse. Durch den Aktuator kann
nun der Strahl so eingestellt werden, dass die Dämpfung
des optischen Pfades minimal ist. Optional kann der wenigstens eine
Kollimator auch nur in einer Achse oder in einer größeren Anzahl
von Achsen verstellbar sein. Zur Steuerung des wenigstens einen
Aktuators ist eine Steuereinheit 11, 15 vorgesehen.
Durch die Steuereinheit wird der Aktuator derart angesteuert, dass
er eine vorgegebene Position einnimmt. Wahlweise kann jeder Kollimatoranordnung
eine eigene Steuereinheit zugeordnet sein. Bevorzugt kommunizieren
die beiden Steuereinheiten der beiden Kollimatoranordnungen wahlweise
mittels optischer Signale, mittels kapazitiv gekoppelt der Signale
oder auch mittels über einen Schleifring übertragener
elektrischer Signale. Hierzu sind dann entsprechende optische, kapazitive
oder induktive Koppler 12 vorgesehen. Ebenso kann auch einer
der vorhandenen optischen Kanäle zur Signalisierung verwendet
werden. Alternativ hierzu kann auch eine gemeinsame Steuereinheit
für beide Kollimatoranordnungen vorgesehen sein.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Aktuator zur Justage während einer kalibrierprozedur vorgesehen.
So wird beispielsweise erstmalig vor der Inbetriebnahme der Anordnung
sowie später im Betrieb in bestimmten Intervallen eine
Kalibrierung durchgeführt. Hierzu wird die Dämpfung
eines optischen Pfades vermessen und daraufhin entsprechend der
Aktuator eingestellt. Im laufenden Betrieb wird der Aktuator nicht
verstellt. So können die Kalibrierdaten in einem Speicher,
vorzugsweise einem Microcontroller abgespeichert sein und für
den laufenden Betrieb abgerufen werden. Die Steuereinheit signalisiert
entsprechend während des Betriebs immer ein konstantem
gleichen Wert. Durch eine solche Ausgestaltung lässt sich
die optische Justage der Anordnung wesentlich vereinfachen. Anstatt
einer aufwändigen mechanischen Justage, der in mehreren
Schritten die Dämpfungswerte ermittelt und die Kollimatoren
entsprechend justiert beziehungsweise fixiert werden, kann nun eine
vollautomatische oder zumindest teilautomatische Kalibrierung treten.
Allerdings sind hier die Anforderungen an die Toleranzen der Lagerung
und des Getriebes noch relativ hoch, da Schwankungen im Betrieb
nicht kompensiert werden können.
-
In
einer weiteren vorteilhaft Ausgestaltung der Erfindung sind die
Aktuatoren zu kontinuierlichen Justage der Anordnung während
des Betriebs ausgebildet. So wird während der Drehung der
Anordnung kontinuierlich der Aktuator nachgestellt, um immer eine
minimale Dämpfung eines optischen Pfades zu erreichen.
Hierbei können beispielsweise die Signalamplituden eines
optischen Empfängers ausgewertet werden. Alternativ kann
auch eine Referenzkanal vorgesehen sein, welcher mit einem optischen
Signale bekannter Intensität beaufschlagt wird. Aus dem
empfangenen Signale am anderen Ende des optischen Pfades dieses
Kanals kann dann die Dämpfung des Übertragers
ermittelt werden. Es könnte aber auch mit einem Monitorempfänger
die Signalamplitude eines oder mehrerer Kanäle überwacht
werden. Hierzu wird ein geringer Anteil, beispielsweise 1% des zu übertragenden
Signals mit einem optischen Koppler ausgekoppelt und dem Monitorempfänger
zugeführt. Bessere Ergebnisse können erreicht
werden, wenn ein erster Monitorempfänger der ersten Kollimatoranordnung
zugeordnet ist und ein zweiter Monitorempfänger der zweiten
Kollimatoranordnung zugeordnet ist. Es kann nun in wenigstens einer
der Steuereinheiten 11, 13 durch Bildung des Verhältnisses
der gemessenen Werte auf die Dämpfung geschlossen werden.
-
Aufgrund
einer Amplituden oder Dämpfungsmessung kann dann wieder
der zumindest eine Aktuator nachgestellt werden, so dass die Dämpfung
minimal wird oder zumindest einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Durch diese dynamische Einstellung beziehungsweise Regelung der
Kollimatorpositionen kann auch im Betrieb mit relativ hohen mechanischen
Toleranzen der Anordnung eine niedrige Durchgangsdämpfung
erreicht werden. So kann auch hier ein größeres
Spiel in der Lagerung und/oder im Getriebe toleriert werden.
-
Die
kostengünstige Anordnung ergibt sich, wenn nur eine Kollimatoranordnung
mit Aktuatoren entsprechend der Erfindung ausgerüstet ist.
Besonders niedrige Durchgangsdämpfung lassen sich erreichen,
wenn beide Kollimatoranordnungen mit Aktuatoren entsprechend der
Erfindung ausgerüstet sind. Besonders günstig
ist es, die Seite eines Lichtsenders mit einem Aktuator auszurüsten,
so das der ausgesendete Lichtstrahl immer in den Kollimator der entsprechend
anderen Kollimatoranordnung fokussiert wird.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Steuereinheit einen Sensor zur Ermittlung der Winkelposition zwischen
den beiden Kollimatoranordnungen auf. Weiterhin weist die Steuereinheit
einen Speicher auf, welcher Kalibrierdaten enthält, welche
positionsabhängig in den mindestens einen Aktuator eingespeist
werden, so dass die optische Durchgangsdämpfung zwischen
der ersten Kollimatoranordnung und der zweiten Kollimatoranordnung
minimal ist.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einen
Aktuator als elektrostatischer, elektromagnetischer, piezoelektrischer
oder thermischer Aktuator ausgeführt.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
wenigstens eine Kollimatoranordnung eine Faser-Positioniereinheit,
wie sie beispielsweise in der
US 2005/0100268 A1 offenbart ist. Der Inhalt
dieses Dokuments sei durch Bezugnahme mit aufgenommen.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
wenigstens eine Kollimatoranordnung eine Faser-Schaltereinheit,
wie sie beispielsweise in der
US 7,106,925 B2 offenbart ist. Der Inhalt
dieses Dokuments sei durch Bezugnahme mit aufgenommen.
-
Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Kollimatoranordnung zum
Einsatz in optischen Drehübertragern.
-
Ein
anderer erfindungsgemäßer Gegenstand ist ein optischer
Drehübertrager mit zwei Kollimatoranordnungen 10, 14,
welche um eine Drehachse 6 gegeneinander drehbar angeordnet
sind. Zwischen der ersten Kollimatoranordnung 10 und der
gegenüber dieser drehbar angeordneten zweiten Kollimatoranordnung 14 besteht
ein optischer Pfad zur Übertragung von Licht. Im Gegensatz
zur vorhergehenden Ausführung befindet sich zwischen den
beiden Kollimatoranordnungen kein derotierendes optisches Element.
Vielmehr ist wenigstens einen Kollimator mit einem in zwei Achsen
verstellbaren Aktuator zur Derotation vorgesehen. Somit wird der
wenigstens eine Kollimator mit dem verstellbaren Aktuator durch
die Steuereinheit entsprechende der Drehbewegung nachgeführt,
so das dieser immer auf den entsprechenden Kollimator der entsprechenden
anderen Kollimatoreinheit ausgerichtet ist. Auch hier können derartige
erfindungsgemäße Kollimatoren nur in einer Kollimatoranordnungen,
vorzugsweise aber in beiden Kollimatoranordnungen vorgesehen sein.
-
Da
nun entsprechend der Erfindung kein derotierendes optisches Element,
beispielsweise in Form eines Dove-Prismas notwendig ist, ergeben sich
eine Reihe von Vorteilen. Es verringert sich der Abstand zwischen
den beiden Kollimatoranordnungen. Der notwendige Abstand wird nun
durch den maximal möglichen Ablenkwinkel sowie die Größe
einer Kollimatoranordnung vorgegeben. Es ergeben sich erhebliche
Gewichtseinsparungen durch den Wegfall eines Prismas. Weiterhin
sind die Anforderungen an die mechanischen Toleranzen der Anordnung
wesentlich geringer. Schließlich können auch einfachere
Kollimatoren verwendet werden, da geben die Abstände zwischen
den Kollimatoranordnungen geringer sind und eine entsprechend geringere Bündelung
notwendig ist. So könnten beispielsweise linsenförmige
ausgeführte Faserenden oder Fasertaper ausreichend sein.
-
In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
sind nicht die einzelnen Kollimatoren einer Kollimatoreinheit in
wenigstens zwei Achsen verstellbar. Vielmehr wird die gesamte optische
Baugruppe der Kollimatoreinheit in wenigstens zwei Achsen positioniert.
So kann beispielsweise ein Mikrooptisches System, welches eine Vielzahl
von Kollimatoren trägt wenigstens zwei Achsen verstellt
werden.
-
In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
erfolgt die Positionierung in mehr als zwei Achsen. So kann beispielsweise
noch eine Verstellung parallel zur Drehachse, das heißt
in Längsachse des Kollimators erfolgen.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zur
Verstellung wenigstens eines Kollimators eine Mikromechanische Verstelleinrichtung
vorgesehen. Diese kann beispielsweise in Form eines Mikroge triebes
ausgebildet sein. Hiermit können die Kollimatoren selbst
oder die Fasern vor dem Kollimatorlinsen belegt werden.
-
Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die einzelnen
Kollimatoren der ersten Kollimatoranordnung 10 und der
zweiten Kollimatoranordnung 14 derart einander zugeordnet
sind, dass sich eine günstige, insbesondere eine kurze
Bewegungsbahn ergibt. Hierzu könnten beispielsweise die äußeren
Kollimatoren der ersten Kollimatoranordnung auf die inneren Kollimatoren
in der Rotationsmitte der zweiten Kollimatoranordnung abgebildet werden.
Eine symmetrische oder deckungsgleiche Anordnung der einzelnen Kanäle
in der Kollimatoranordnungen ist nicht notwendig.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine der
Steuereinheiten 11, 13 derart ausgebildet, dass
sie einzelne Kanäle einschalten beziehungsweise ausschalten
oder auch Kanalzuordnungen ändern kann. So kann beispielsweise
durchgezielte Ansteuerung des Aktuators der Abbildung von einem
optischen Kanal der ersten Kollimatoranordnung 10 auf einen
vorgegebenen anderen Kanal der zweiten Kollimatoranordnung 14 erfolgen.
Bei Bedarf könnte dann auf einen anderen Kanal der zweiten
Kollimatoranordnung 14 umgeschaltet werden. Ein erfindungsgemäßer
Drehübertrager ist dementsprechend als Schaltmatrix verwendbar. Somit
könnte beispielsweise ein Zeitmultiplex verschiedene Kanäle
realisiert werden. Ebenso ist auch eine Rekonfiguration der Anordnung
möglich, falls beispielsweise die Kanäle in einer
falschen Reihenfolge ange schlossen wurden, oder falls einzelne Kanäle
Defekte in den Lichtwellenleitern oder in Komponenten des Drehübertragers,
wie beispielsweise der Kollimatoranordnungen aufweisen.
-
Entsprechend
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist wenigstens ein MEMS (Micro-Electro-Mechanical
System) Spiegel Array zur selektiven Strahlablenkung vorgesehen.
Mittels eines solchen MEMS Spiegel Array ist ebenfalls eine gezielte
Ablenkung der einzelnen Lichtstrahlen aus den einzelnen Lichtwellenleitern
möglich. Somit können auch im Falle einer Kombination
mit einem derotierenden optischen Element, wie beispielsweise einem
Dove-Prisma, mechanische Toleranzen der Anordnung kompensiert werden.
Ebenso ist auch eine Derotation möglich, wenn die einzelnen
Spiegel entsprechend der Rotationsbewegung angesteuert werden.
-
Bevorzugt
werden die Spiegel in Bezug auf die Lichtstrahlen aus den einzelnen
Lichtwellenleitern derart ausgerichtet, dass ein Lichtstrahl auf
einen Spiegel fällt. Alternativ hierzu könnte
aber auch ein Lichtstrahl auf mehrere Spiegel fallen, so dass ein redundantes
Spiegelsystem aufgebaut werden kann, welches immer noch funktioniert,
falls ein Spiegel ausfällt. Zudem könnte mit einem
solchen Spielsystem eine Aufteilung eines Lichtstrahls in mehrere Lichtstrahlen
vorgenommen werden.
-
Es
können auch verschiedene Varianten der hier beschriebenen
Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen
Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
-
1 zeigt
in allgemeiner Form schematisch eine erfindungsgemäße
Anordnung.
-
2 zeigt
eine beispielhafte Anordnung entsprechend dem Stand der Technik.
-
3 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung.
-
4 zeigt
die Ausgestaltung aus Figur drei mit einem elektrischen Drehübertrager.
-
5 zeigt
eine Anordnung mit einer Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren,
einem derotierenden optischen Element und einer feststehenden Kollimatoranordnung.
-
6 zeigt
eine ähnliche Anordnung wie die vorhergehende Figur, jedoch
mit einer Kollimatoranordnung, welche Licht um 90° ablenkt.
-
7 zeigt
eine Anordnung mit einer Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren
und einer feststehenden Kollimatoranordnung, jedoch ohne derotierendes
optisches Element.
-
8 zeigt
eine ähnliche Anordnung wie die vorhergehende Figur, jedoch
mit einer Kollimatoranordnung, welche Licht um 90° ablenkt.
-
9 zeigt
eine Anordnung mit zwei MEMS Spiegel Arrays.
-
10 zeigt
eine Anordnung mit einem MEMS Spiegel Array und mit einer Kollimatoranordnung
mit verstellbaren Kollimatoren.
-
11 zeigt
eine Anordnung mit einem MEMS Spiegel Array und mit einer Kollimatoranordnung.
-
12 zeigt
eine Anordnung mit einem festen Kollimator eine, einem derotierenden
Element und einem MEMS Spiegel Array mit einer Kollimatoranordnung.
-
13 zeigt
zeigt eine matrixförmige Kollimatoranordnung in der Draufsicht.
-
1 zeigt
in schematischer Form eine erfindungsgemäßen Anordnung
im Schnitt längs der Drehachse 6. Der erfindungsgemäße
optische Drehübertrager umfasst eine erste Kollimatoranordnung 10 zur
Ankopplung von einem ersten Satz Lichtwellenleiter 2, sowie
eine zweite Kollimatoranordnung 14 zur Ankopplung eines
zweiten Satzes Lichtwellenleiter 5. Zwischen der ersten
Kollimatoranordnung 10 und der zweiten Kollimatoranordnung 14 ist
ein derotierendes optisches Element, hier ein Dove-Prisma, angeordnet.
Der Strahlengang von drei Lichtstrahlen 7, 8, 9 zeigt
die Funktionsweise der Anordnung anschaulich auf. So kann Licht
beispielsweise durch einen der ersten Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt
werden. Das Licht wird in der ersten Kollimatoranordnung 10 in
eine Richtung parallel zur Drehachse kollimiert. Die Kollimatoranordnung 10 weist
Kollimatoren mit in zwei Achsen verstellbaren Aktuatoren auf. Es
können hier alle Kollimatoren individuell in zwei Achsen
verstellt werden. Die Steuerung der Kollimatoren erfolgt mittels
der Steuereinheit 11. ebenso weist die zweite Kollimatoranordnung 14 Kollimatoren
mit in zwei Achsen verstellbaren Aktuatoren auf. Auch hier sind
alle Kollimatoren individuell in zwei Achsen verstellbar. Zur Steuerung
ist die zweite Steuereinheit 13 vorgesehen.
-
2 zeigt
in schematischer Form eine Anordnung entsprechend dem Stand der
Technik. Der optische Drehübertrager umfasst eine erste
Kollimatoranordnung 1 zur Ankopplung von ersten Lichtwellenleitern 2,
sowie eine zweite Kollimatoranordnung 4 zur Ankopplung
von zweiten Lichtwellenleitern 5. Die zweite Kollimatoranordnung 4 ist
gegenüber der ersten Kollimatoranordnung 1 um
die Drehachse 6 drehbar gelagert. Zur Kompensation der
Drehbewegung befindet sich im Strahlengang zwischen der ersten Kollimatoranordnung 1 und
der zweiten Kollimatoranordnung 4 ein derotierendes Element
in Form eines Dove-Prismas 3. Der beispielhafte Strahlengangs von
drei Lichtstrahlen 7, 8, 9 ist ausgehend
von einem ersten Satz Lichtwellenleiter 2 über
die erste Kollimatoranordnung 1, durch das Dove-Prisma 3, über
die zweite Kollimatoranordnung 4 bis in die zweiten Lichtwellenleiter 5 dargestellt.
-
3 zeigt
eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen
Anordnung. Hierin wird kein derotierendes optisches Element benötigt.
Die Derotation wird durch die Bewegung der Kollimatoren selbst realisiert.
Zur Steuerung der ersten Kollimatoranordnung 10 ist eine
erste Steuereinheit 11 vorgesehen. Die Steuerung der zweiten
Kollimatoranordnung 14 erfolgt durch die zweite Steuereinheit 13.
-
4 zeigt
ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen
Drehübertragers. Hierbei ist zur Kommunikation zwischen
der ersten Steuereinheit 11 und der zweiten Steuereinheit 13 ein
elektrischer Drehübertrager 12, beispielsweise
ein kapazitiver Koppler vorgesehen.
-
In 5 ist
eine weitere Anordnung mit einem derotierenden optischen Element
dargestellt. So ist eine erste Kollimatoranordnung 10 mit
verstellbaren Kollimatoren, gesteuert durch eine erste Steuereinheit 11 auf
einer Seite des derotierenden optischen Elementes 3 vorgesehen.
Durch diese Kollimatoranordnung können Toleranzen insgesamt
Drehübertragers kompensiert werden. Auf der anderen Seite
des derotierenden optischen Elements 3 ist eine zweite
Kollimatoranordnung 4 mit festen Kollimatoren zur Ankopplung
an den zweiten Satz Lichtwellenleiter 5 vorgesehen.
-
6 zeigt
eine Anordnung entsprechend der vorhergehenden Figur. Abweichend
hiervon ist auf die zweite Kollimatoranordnung 4 mit einer
Umlenkeinheit ausgestattet, welche eine Ablenkung des Lichts um
90° vornimmt. Selbstverständlich sind auch andere
Ablenkwinkel realisierbar. Die hier dargestellte Anordnung hat den
Vorteil, dass der zweite Satz Lichtwellenleiter 5 senkrecht
zur Drehachse 6 angeordnet werden kann, was die Baulänge
der Anordnung reduziert.
-
7 zeigt
eine Anordnung mit einer ersten Kollimatoranordnung mit verstellbaren
Kollimatoren 10, gesteuert durch eine erste Steuereinheit 11 und einer
dem Stand der Technik entsprechenden zweiten Kollimatoanordnung 4.
Die Derotation erfolgt in der ersten Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren 10.
die Kollimatoren werden hier entsprechend der Drehbewegung verstellt.
Diese Anordnung ist nur zur Übertragung von Licht aus Richtung der
ersten Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren 10 geeignet,
da nur das Licht aus dieser Richtung entsprechend zur Kompensation
der Drehbewegung abgelenkt werden kann. Die Kollimatoren der zweiten
Kollimatoranordnung 4 sind nicht beweglich. Somit kann
Licht aus Richtung dieser Kollimatoranordnung nicht derotiert werden.
Für den Fall, dass ein optischer Kanal auf der Drehachse 6 vorgesehen
ist, kann dieser ohne Derotation und somit in beiden Übertragungsrichtungen
eingesetzt werden.
-
8 zeigt
eine Anordnung ähnlich der zuvor beschriebenen, jedoch
ist hier die zweite Kollimatoranordnung 4 als Kollimator
mit einer 90° Umlenkung ausgebildet, so dass der zweite
Satz Lichtwellenleiter 5 senkrecht zur Drehachse 6 angeordnet werden
kann.
-
9 zeigt
eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem ersten
MEMS Spiegel Array 15 angesteuert von einer ersten Steuereinheit 11 und
einem zweiten MEMS Spiegel Array 16 angesteuert von einer
zweiten Steuereinheit 13. Die beiden MEMS Spiegel Arrays 15, 16 sorgen
für die entsprechende Kanalzuordnung beziehungsweise Derotation
der Kanäle. Mit dieser Anordnung sind besonders kurze optische
Weglängen realisierbar, so das auch die Kollimatorlinsen
einfach ausgebildet werden können, oder auf diese sogar
verzichtet werden kann. Gegebenenfalls können an den ersten
Satz Lichtwellenleiter 2 und/oder dem zweiten Satz Lichtwellenleiter 5 noch
Kollimatorlinsen vorgesehen werden.
-
10 zeigt
eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer ersten
Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren 10,
gesteuert durch eine erste Steuereinheit 11 und einem zweiten
MEMS Spiegel Array 16 angesteuert durch eine zweite Steuereinheit 13.
-
11 zeigt
eine erste Kollimatoranordnung 1 mit festen Kollimatoren
und einem zweiten MEMS Spiegel Array 16 angesteuert durch
eine zweite Steuereinheit 13. Durch geeignete Ansteuerung
der Spiegel kann Licht kommend von der ersten Kollimatoranordnung 1 in
entsprechende Lichtwellenleiter aus dem zweiten Satz Lichtwellenleiter 5 abgelenkt
werden. Ebenso kann auch Licht aus dem zweiten Satz Lichtwellenleiter 5 in
beliebige Lichtwellenleiter ersten Satzes Lichtwellenleiter 2 der
ersten Kollimatoranordnung 1 abgelenkt werden.
-
12 zeigt
eine weitere Anordnung mit einer ersten Kollimatoranordnung 1,
einem derotierenden Element 3 und einem zweiten MEMS Spiegel
Array 16 angesteuert durch eine zweite Steuereinheit 13.
Diese Ausführungsbeispiele zeigen nur einige vorteilhafte
Ausführungsform. Selbstverständlich sind alle
möglichen Kombinationen aus den hier dargestellten Elementen
realisierbar. So kann beispielsweise auch ein MEMS Spiegel Array
mit steuerbaren Kollimatoren sowie wahlweise zusätzlich
mit einem derotierenden optischen Element kombiniert werden.
-
13 zeigt
eine matrixförmige Kollimatoranordnung entsprechend der
Erfindung in der Draufsicht auf die Linsen. Zur besseren Erläuterung
ist die Matrix in Spalten 30–34 sowie
Reihen 35–39 eingeteilt. Die Kollimatoren
sind hier zur besseren Erkennbarkeit als Rechtecke dargestellt.
Da die gesamte Anordnung um ihren Mittelpunkt (dem Schnittpunkt aus
den beiden horizontal und vertikal verlaufenden Achsen) gedreht
wird, bewegen sich die einzelnen Kollimatoren auf kreisförmigen
Bahnen 40–43, die entsprechend ihrem
Radius von innen nach außen nummeriert sind. Vorteilhaft
ist es, die Verkippungwinkel der einzelnen Kollimatoren während
der Drehbewegung zu minimieren. Hierdurch bleibt auch die Variation
der optischen Weglängen geringer. Somit ergibt sich auch
eine geringere Variation der Durchgangsdämpfung über
der Drehung. Um dies zu erreichen, sollten die lateralen Abstände
der Kollimatoren der ersten Kollimatoranordnung 10 und
der zweiten Kollimatoranordnung 14 minimal gehalten werden.
-
Dies
wird realisiert, indem Kollimatoren der ersten Kollimatoranordnung
mit großen Radien mit Kollimatoren der zweiten Kollimatoranordnung
mit kleinen Radien verkoppelt werden. Vorteilhafterweise wird der
Kollimator im Mittelpunkt hiervon ausgenommen. So können
beispielsweise die Kollimatoren der ersten Kollimatoranordnung 10 auf
dem Radius 43 mit den Kollimatoren der zweiten Kollimatoranordnung 14 auf
dem Radius 40 und dem Radius 41 verkoppelt werden.
Die Kollimatoren der ersten Kollimatoranordnung 10 auf
dem Radius 42 werden mit den Kollimatoren der zweiten Kollimatoranordnung 14 auf dem
Radius 42 verkoppelt.
-
- 1
- Erste
Kollimatoranordnung
- 2
- Erster
Satz Lichtwellenleiter
- 3
- Derotierendes
optisches Element
- 4
- Zweite
Kollimatoranordnung
- 5
- Zweiter
Satz Lichtwellenleiter
- 6
- Drehachse
- 7
- Erster
Lichtstrahl
- 8
- Zweiter
Lichtstrahl
- 9
- Dritter
Lichtstrahl
- 10
- Erste
Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren
- 11
- Erste
Steuereinheit
- 12
- Elektrischer
Drehübertrager
- 13
- Zweite
Steuereinheit
- 14
- Zweite
Kollimatoranordnung mit verstellbaren Kollimatoren
- 15
- Erstes
MEMS Spiegel Array
- 16
- Zweites
MEMS Spiegel Array
- 30
- Kollimatormatrix
Spalte 0
- 31
- Kollimatormatrix
Spalte 1
- 32
- Kollimatormatrix
Spalte 2
- 33
- Kollimatormatrix
Spalte 3
- 34
- Kollimatormatrix
Spalte 4
- 35
- Kollimatormatrix
Reihe 0
- 36
- Kollimatormatrix
Reihe 1
- 37
- Kollimatormatrix
Reihe 2
- 38
- Kollimatormatrix
Reihe 3
- 39
- Kollimatormatrix
Reihe 4
- 40
- Kollimatormatrix
Radius 0
- 41
- Kollimatormatrix
Radius 1
- 42
- Kollimatormatrix
Radius 2
- 43
- Kollimatormatrix
Radius 3
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5568578 [0003]
- - US 2005/0100268 A1 [0016]
- - US 7106925 B2 [0017]