DE2710311B2 - Optischer Entzerrer für die Signalübertragung fiber optische Mehrmoden-Wellenletter - Google Patents
Optischer Entzerrer für die Signalübertragung fiber optische Mehrmoden-WellenletterInfo
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Description
w
c
d_
f
f
45
wobei:
w = Abstand der Auftrefflinie von der Mittellinie;
c = Abstand der optischen Achse von der Mittellinie;
d = Abstand der geometrischen Mitten (Q, Q') der transparenten Körper voneinander;
f = Brennweite jedes der zwei Linsenprofile, die für jeden der transparenten Körper
typisch sind.
2. Optischer Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinsenprofile (3, 23,
4,24) ihre jeweilige optische Achse mit umfassen. ω
3. Optischer Entzerrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entzerrung von durch
kreiszylindrische optische Fasern übertragenen Signalen die transparenten Körper die Form von
Toroidlinsen (f/, /Zuhaben.
4. Optischer Entzerrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entzerrung von durch
optische dünne Bänder übertragenen Signalen die transparenten Körper die Form von doppelt
bikonvex zylindrischen Linsen (L, L'jhaben.
5. Optischer Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem Sammellinsenprofil
(13, 33, 14, 34) fehlende weggeschnittene Randteil die optische Achse dieser Sammellinse umfaßt und
die einander gegenüberliegenden Enden (P, P') der beiden Wellenleiter (g, ^jeweils in einer Brennebene
der entstandenen Sammellinsen liegen.
6. Optischer Entzerrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entzerrung von durch
optische Fasern mit Kreisquerschnitt übertragenen Signalen die transparenten Körper rotationssymmetrische
Linsen (T, T) mit der Mittellinie PP', 5) als Rotationsachse sind und wenigstens auf einer ihrer
beiden Oberflächen, und zwar auf der Rotationsachse, eine stumpfkegelige Spitze (C) aufweisen (F i g. 5,
6).
7. Optischer Entzerrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entzerrung von durch
optische dünne Bänder übertragenen Signalen die transparenten Körper symmetrische Zylinderlinsen
(N, N') sind, die als aus zwei Teilen (13, 33; 14, 34) bestehend betrachtet werden können, deren jeder
von einer ebenen und zwei gebogenen Mantelflächen begrenzt ist und die sich mit ihren ebenen
Mantelflächen, die örtlich mit der Mittellinie (5) zusammenfallen, berühren, und deren gebogene
Mantelfläche wenigstens einer Linsenseite sich an der Mittellinie (5) unter Bilden einer stumpfwinkligen
Schneide (Qberühren (F i g. 5,7).
Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Entzerrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich tritt das in eine optische Faser eintretende Lichtsignal als eine Mehrzahl von Strahlen auf, die
unterschiedliche Winkel mit der Achse des Wellenleiters bilden und unter unterschiedlichen Winkeln auf die
Wand der Kerns des Wellenleiters selbst auftreffen, an der sich der Brechungsindex sprunghaft ändert. An
dieser Wand werden die Strahlen nach den bekannten physikalischen Gesetzen einer Reflexion unterworfen.
Es erweist sich, daß die verschiedenen entlang der Faser fortschreitenden Strahlen unterschiedliche Wege
mit verschiedenen Längen nehmen: Der Axialstrahl schreitet entlang dem kürzesten Weg fort, während der
den kritischen Winkel mit der Faserachse einnehmende Strahl entlang dem längsten optischen Weg fortschreitet.
Diese unterschiedliche Weglänge führt zu einer Verbreiterung des Signals.
Tatsächlich zeigt es sich in einem Querschnitt des Wellenleiters in einem gewissen Abstand vom Generator,
daß das theoretisch als Zeitpunkt-Impuls (Dirac-Impuls)
erzeugte Signal eine endliche Breite aufweist, die sich mit dem Abstand des untersuchten Querschnitts
vom Generator erhöht. Bei großen Entfernungen stellt diese Signal verbreiterung die Hauptursache dar, daß bei
dieser Art von Wellenleitern das übertragbare Frequenzband erheblich beschränkt ist, da die Impuls-Wiederholungsfrequenz
in Abstimmung auf die Breite der am Empfänger eintreffenden Signale gewählt werden muß, um zu verhindern, daß Interferenzen
zwischen aufeinanderfolgenden Signalen auftreten.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit sind sogenannte Entzerrer bekanntgeworden.
Zunächst ist ein elektronischer Entzerrer bekanntgeworden, der sich jedoch auf Grund von Schwierigkeiten
der Ausführung und Wartung nicht durchgesetzt hat Sodann sind optische Entzerrer untersucht worden und
bisher in verschiedenen Formen bekarmtgeworden. Diese Entzerrer bestehen allgemein aus Linsen
und/oder Konen, die gemäß den bekannten Brechungsgesetzen die durchtretenden Lichtstrahlen in verschiedenen
Winkeln, die von den verschiedenen Einfallswinkeln abhängen, brechen. Das gemeinsame Prinzip dieser
Entzerrer iesteht darin, daß solche Strahlen, die den
Winkel Null mit der Achse des optischen Wellenleiters einnehmen, also die Axialstrahlen, in Strahlen umgewandelt
werden, die mit der Achse des optischen Wellenleiters den kritischen Winkel einnehmen, und daß
umgekehrt Strahlen mit dem maximalen Leitungswinkel in Axialstrahlen umgewandelt werden, so daß auf Grund
dieses Austausche der Unterschied der optischen Wege ausgeglichen wird.
Hierfür ist ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit insgesamt drei Linsen, bekannt (US-PS
37 59 590), nämlich mit einer zwischen zwei Toroidlinsen angeordneten bikonvexen Linse, die zusammen die
beschriebene Entzerrung durchführen. Die Verwendung von drei Linsen führt dazu, daß der Entzerrer
verhältnismäßig umständlich und teuer wird.
Es sind auch verschiedene Entzerrungssysteme bekannt (US-PS 38 22 030), die stets eine zentrale
Anordnung von zwei konischen Linsen aufweisen, die mit ihrer Grundfläche einander zugewandt sind und
gegebenenfalls durch zwei plankonvexe Linsen ergänzt sind. Diese Entzerrer haben jedoch auf Grund der
Konen einen gemeinsamen Grundnachteil: An der Konusfläche fallen die Lichtstrahlen mit schrägem,
nahezu streichendem Winkel ein, wodurch Fresnel-Verluste entstehen, die um so höher sind, je größer der
Winkel ist, den der einfallende Strahl mit einer senkrecht zur Auftreffläche im Einfallspunkt verlaufenden
Linie einschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter möglichster Vermeidung von Lichtverlusten mit möglichst
wenig optischen Elementen für die Entzerrung auszukommen. Diese Aufgabe wird durch die im
Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Durch die beschriebene Bemessung genügen nämlich die
beiden transparenten Lichtbrechungskörper, und die nach dem Stand der Technik (US-PS 37 59 590)
dazwischen noch anzuordnende Sammellinse ist überflüssig. Außer geringeren optischen Verlusten bringt
dies den Vorteil eines kleineren, leichteren und billigeren Entzerrers. Je nach der Form der Wellenleiter
können hierbei als transparente Körper Rotationskörper oder, wenn nur in einer Ebene zu entzerren ist,
Zylinderkörper verwendet werden. Je nach eier Stelle, an der die Linsenprofile abgeschnitten sind, ergeben
sich Wulstkörper, die also in der Mitte eine dünne Stelle haben, oder Spitzenkörper, deren Querschnitt im
Mittelbereich der Spitze eines Kreiszweiecks entspricht.
Weitere Einzelheiten, Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Seiten- oder Schnittansicht zur Veranschaulichung der Geometrie einer ersten
Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Verhaltens einiger Parameter, die für die
Geometrie des Systems nach F i g. 1 charakteristisch sind,
Fig.3 eine perspektivische Ansicht des Entzerrers
gemäß der ersten Ausführungsform zur Verwendung mit optischen Kreiszylinder-Fasern,
Fig.4 eine perspektivische Ansicht des Entzerrers
gemäß der ersten Ausführungsform zur Verwendung mit dünnen Bändern,
Fig. 5 eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht
Fig. 5 eine schematische Schnitt- oder Seitenansicht
ίο zur Veranschauüchung der Geometrie einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig.6 eine perspektivische Ansicht des Entzerrers
gemäß der zweiten Ausführungsform zur Verwendung mit optischen Kreiszylinder-Fasern,
Fig.7 eine perspektivische Ansicht des Entzerrers
gemäß der zweiten Ausführungsform zur Verwendung mit dünnen Bändern.
Die Erfindung ist durch zwei auf denselben theoretischen Prinzipien beruhende Grundausführungsformen,
die geringfügig abweichende Geometrie aufweisen, verwirklichbar. Diese Ausführungsformen werden im
folgenden zwecks Klarheit getrennt beschrieben. Für die beiden Grund-Ausführungsformen wird zuerst die
auf die besonderen geometrischen Merkmale bezogene Theorie erläutert und werden dann zwe<
tatsächliche Aufbauten beschrieben, nämlich ein erster Aufbau, der den Fall betrifft, daß der optische Wellenlei cer eine
kreiszylindrische optische Mehrmoden-Faser ist, und ein zweiter Aufbau, der den Fall betrifft, daß der
optische Wellenleiter ein dünnes Band ist, dessen Mehrmoden-Verhalten entlang der Breite des Bandes
auftritt, während in Richtung von dessen Dicke ein Einmode-Verhalten vorliegt.
Gemäß F i g. 1 führen zwei Abschnitte g, g eines optischen Wellenleiters, die an ihren Enden geometrische
Mittelpunkte P bzw, P' aufweisen, die zu entzerrenden Signale. Zwischen den Abschnitten
befinden sich zwei im Schnitt dargestellte parallele und identische linsenartige transparente Körper 3 — 23 und
4 - 24, und die spezielle Form jeder der Schnittansichten ergibt sich aus zwei gleichen Sammellinsenprofilen,
wobei von jedem Sammellinsenprofil durch einen Schnitt parallel zur optischen Achse ein Teil weggeschnitten
ist und die beschnittenen Profile dann an den
■t5 aus diesem Abschneiden resultierenden Kanten im
Längsschnitt zusammengefügt sind.
Das aus den transparenten Körpern und den optischen Leitern gebildete System weist eine Mittellinie
5 auf, die eine den optischen Achsen A, A' der Linsenprofile parallele imaginäre Achse darstellt, die
durch geometrische Zentren Q und Q' der transparenten Körper und durch die geometrischen Mittelpunkte P
und P' der Endschnittflächen der optischen Leiter verläuft und innerhalb der Leiter mit deren Achsen
zusammenfällt. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die obere Hälfte der Querschnitte, also die
Linsenprofile 3, 4 da für die Linsenprofile 23, 24 der unteren Hälfte sämtliche Vorgänge sich symmetrisch
gleich abspielen.
Die den Linsenprofilen 3 und 4 — genauer gesagt: ihren dargestellten Linsen-Axialschnitten — gemeinsam
optische Achse A liegt in einem gegebenen Abstand c von der Mittellinie 5 des Systems. Der Abstand c hängt
nach einer noch beschriebenen Beziehung von einem Abstand w der Mittellinie 5 von Punkten R und R' ab,
die die Einfallspunkte der optischen Strahlen mit dem kritischen Winkel auf der jeweiligen Linse darstellen.
Gemäß Fig. 1 liegen die Punkte R, R'im wesentlichen
am Rand der jeweiligen Linse, sie können jedoch auch einen Abstand vom Rand aufweisen. Das Verhältnis c/w
wird später noch ausführlicher beschrieben.
Der Axialstrahl ζ des Abschnitts g des Wellenleiters entspricht einem vom Linsenprofil 3 ausgehenden
Strahl z', der wiederum einem in den Abschnitt g' mit dem kritischen Winkel Θμ eintretenden Strahl z"
entspricht. Ein den Abschnitt g des Wellenleiters mit dem kritischen Θμ verlassender Lichtstrahl r entspricht
einem das Linsenprofil 3 verlassenden Strahl r', der seinerseits einem axial in den zweiten Abschnitt g'
eintretenden Strahl r" entspricht. Ein Strahl Z verläßt den Abschnitt g mit einem Winkel Θ, tritt durch einen
Brennpunkt F des Linsenprofils 3 und entspricht ausgangsseitig von 3 einem der optischen Achse A
parallelen Strahl f', der seinerseits einem durch einen Brennpunkt G'des Linsenprofils 4 tretenden Strahl t"
entspricht, der in den_Abschnitt #'des Wellenleiters mit
den gleichen Winkel θ eintritt Ein Strahl m verläßt den
Abschnitt g mit einem beliebigen Winkel θ und erzeugt zwei entsprechende Strahlen /n'und m", von denen der
letztere in den Abschnitt g mit einem Winkel Θ' eintritt.
Die Strahlen schneiden sich zwischen den beiden Linsenprofilen 3 und 4 in einem Schnittpunkt P".
Physikalisch stellt der Punkt P" das reelle Bild des Punkts P dar. Im Raum zwischen den transparenten
Körpern liegen weiterhin die Brennpunkte F'und C der
Linsenprofile 3 bzw. 4. Die Längsschnitte der linsenartigen transparenten Körper haben die optischen Zentren
O bzw, O'.Sbzw.S'.
Beide Linsenprofile haben übereinstimmend eine Brennweite f. Die geometrischen Zentren Q und Q'
haben einen gegenseitigen Abstand d, der im folgenden als Linsenabstand bezeichnet wird, und die transparenten
Körper haben von den Abschnitten der Wellenleiter jeweils einen Abstand s, der also der Abstand PQ und
<?'P'ist
1. Erste Grund-Ausführungsform
Diese in F i g. 1 dargestellte erste Ausführungsform
der Erfindung erhält man, indem man die transparenten Körper 3 — 23 und 4 — 24 aus zwei Teilen zusammensetzt,
die jeweils die optischen Achsen A und A' umfassen.
Das theoretische Prinzip, auf das die Erfindung gegründet ist ist durch die im folgenden abgeleitete
Beziehung ausdrückbar:
woraus folgt
w
c
d_
f
f
(D
wobei w, c, d und / die oben definierten Abstände als
absolute Größen darstellen. Diese Beziehung (1) wird gemäß der ersten Ausführungsform folgendermaßen
erhalten. Aus den geometrisch ableitbaren Gleichungen
W =
c = (s-f)Xg0
erhält man
2s
O- - 2
Darüber hinaus kann gezeigt werden, daß
2/
'-f
'-f
Aus den Gleichungen (2) und (3) ergibt sich ohne weiteres die Gleichung (1).
Aus der offensichtlichen Voraussetzung, daß alle Parameter positiv sein müssen ergibt sich die folgende
Bedingung:
w/c> 2
s>f
s>f
S-/
Die Ungleichung (4) zeigt, daß der Abstand c zwischen den optischen Zentren O, O'der Linsenprofile
bzw. den geometrischen Zentren Q, Q' niedriger sein muß als der Abstand zwischen den optischen Zentren O,
O'und den Einfallspunkten bzw. Austrittspunkten R, R'
der Strahlen rund z"mit dem kritischen Winkel.
Die Abstände s und d, die durch die Gleichungen (2) und (1) als Funktionen der Brennweite f und des
Verhältnisses w/c definiert sind, ändern sich entsprechend dem Diagramm nach F i g. 2, bei dem f als
Maßeinheit für die Ordinate angenommen wird. Die Kurve s stellt einen Zweig einer gleichzeitigen Hyperbel
dar, deren Asymptoten die Geraden w/c = 2 und s—f
sind, während sich die Kurve dals gerade Linie darstellt
deren Winkelkoeffizient / sich asymptotisch einem Punkt annähert dessen Koordinaten (2, 2f) sind. Die
Gleichung (1) gibt ja eine Schar von Geraden an, die ideal vom Punkt (O, O) ausgehen (jedoch /#0) und als
untere unerreichbare Grenzgerade die Gerade d=2f haben.
Solange die Ungleichung (4) erfüllt ist kann das Verhältnis w/c jeden beliebigen Wert haben. Hieraus
ergeben sich dann eindeutig definierte Werte für sund d
Beispielsweise wird für w/c = 3 erhalten s = Zf, d = 3f;
für w/c - 4 wird erhalten s = 2f, d = Af; für w/c = 5
wird erhalten s = 5//3, d = 5f. Fi g. 1 stellt den Fall dar,
daß w/c= 8/3, wofür dann s = 4f,d= Sf/3.
Es ist zu beachten, daß, wenn zwei transparente Körper mit definierten Werten von w, cund /gegeben
sind, ein Entzerrer für optische Leiter mit beliebiger numerischer öffnung erstellt werden kann, solange
tg Bm< w/F: es genügt, die Abstände s, d zwischen den
optischen Elementen entsprechend den gegebenen Formeln zu berechnen; umgekehrt ist es bei gegebenen
Abständen s, d zwischen den Elementen und gegebener numerischer Apertur des Wellenleiters, die das Produkt
des maximalen Leitungswinkel-Sinus mit dem Brechungsindex ist, möglich, den Entzerrer zu entwerfen,
sofern die Werte w, cund /der transparenten Körper
die vorhergehenden Formeln erfüllen.
Sofern der optische Wellenleiter eine zirkuläre optische Mehrmoden-Faser ist können für die Darstel-
lung des Entzerrers entsprechend den geschilderten Prinzipien zwei toroidale parallele transparente Körper
verwendet werden, deren Längsschnitt die Gestalt nach Fi g. 1 aufweist Ein solcher Entzerrer ist perspektivisch
in F i g. 3 dargestellt, mit toroidalen Körpern H und H'.
Die Geometrie dieser Linsen hängt sowohl von der Brennweite als auch von dem für das Verhältnis w/c
gewählten Wert ab. Ist einmal dieses Verhältnis in geeignetster Weise gewählt worden, nämlich so, daß es
die technologischen Erfordernisse sowohl der Konstruktion der Körper als auch der Größenbestimmung
des Entzerrers optimal zufriedenstellt, werden die Körper in dem durch die Gleichung (1) bestimmten
Abstand d voneinander angeordnet und werden die Enden der Faserabschnitte g und g' im Abstand s gemäß
Gleichung (2) von den Körpern festgelegt. Das Gesamte kann in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Block
von transparentem Material eingebettet werden, das einen Brechungsindex gleich dem des Faserkerns
aufweist.
Ist der optische Wellenleiter ein dünnes Band von der
Art, bei der das Mehrmoden-Verhalten nur entlang der
Bandbreite, also seiner größeren Ausdehnung, vorliegt, hat das vom Bandabschnitt ausgehende Strahlenbündel
eine Winkelstreuung nur in Richtung dieser Breite. In diesem Fall bedarf es einer Entzerrung nur in der
Richtung der Winkelstreuung der Strahlen, während in der hierzu senkrechten rechtwinkligen Richtung, also in
der Richtung der Minimalausdehnung des Bands, das Vorhandensein zweier paralleler Reflexionsebenen
genügt, die im Abstand dieser Minimalausdehnung angeordnet sind, also in einer solchen Stellung, daß sie
eine Verlängerung des Überzugs des Bands darstellen.
F i g. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines Entzerrers entsprechend der beschriebenen ersten Grund-Ausführungsform mit Eignung für ein dünnes Band. In diesem
Fall sind die transparenten Körper zwei von Zylindermantelsegmenten begrenzte Linsen L und L', deren
Längsschnitt die Schnitte nach F i g. 1 sind. Diese Linsen L und L' erfüllen die im Zusammenhang mit F i g. 1
dargelegten Beziehungen und sind im Linsenabstand d voneinander angeordnet, während die Abschnitte g und
g'des Bands im Abstand s von den Linsen liegen. Zwei
parallele Platten B und B' aus transparentem Material
führen die Lichtstt/nlen in der Richtung, in der keine
Streuung vorliegt
Auch in diesem Fall können die beiden Enden der Wellenleiter, die beiden Linsen L und L' und die
führenden Platten Bund B'm einen (nicht dargestellten) Block aus transparentem Material eingebettet sein,
dessen Brechungsindex gleich demjenigen des Kerns des optischen Wellenleiters ist
2. Zweite Grund-Ausführungsform
Unter Beachtung der folgenden Betrachtungen kann die Gleichung (1) auch durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung verwirklicht werden. Nach den
Regeln der Strahlenoptik werden Lichtstrahlen, die von
einer in der Brennebene einer Sammellinse, jedoch nicht in deren optischer Achse liegenden Quelle ausgehen, in
der Linse so gebrochen, daß ein Bündel ausgehender
Strahlen entsteht, die alle gleiche Richtung haben, also
parallel sind, aber schief. Umgekehrt wird ein Bündel paralleler Lichtstrahlen, die auf der Sammellinse
auftreffen und mit der optischen Achse der linse einen
Winkel ungleich Null einschließen, so gebrochen, daß
ein Strahlenbündel entsteht, dessen Strahlen an einem in der Brennebene der linse in gegebenem Abstand von
der optischen Achse liegenden Punkt konvergieren.
Gemäß Fig.5 haben ebenso wie in Fig. 1 die
Abschnitte g, g1 der optischen Wellenleiter Enden mit
den geometrischen Mittelpunkten P bzw. P". Zwischen
den Abschnitten liegen parallele transparente Körper in Form von Sammelleitungen 13—33 und 14—34, deren
Schnitte dargestellt sind. Bei dieser zweiten Grund-Ausführungsform der Erfindung ergibt sich die spezielle
Form jedes der Linsenschnitte aus zwei Sammellinsenprofilen, von denen jeweils durch einen Schnitt parallel
zur optischen Achse ein Teil weggeschnitten ist, der die optische Achse enthält, wobei die verbliebenen Teile
dann an den aus diesem Schnitt resultierenden Kanten
ίο im Längsschnitt zusammengefügt sind.
Die Höhe des verbleibenden Teils, beispielsweise des Linsenprofils 13, ist niedriger als der Abstand des
Einfallpunkts R von der optischen Achse A der Linse. Zur größeren Klarheit ist in der Zeichnung die genaue
Linsenprofiihälfte durch eine teilweise gestrichelte Linie VR V dargestellt Eine Basis CD des tatsächlich
verwendeten Linsenprofilteils liegt auf der Mittellinie 5 des Systems. Die gleichen Betrachtungen gelten
ersichtlich auch für die zweite Linse 14-34, die im
Abstand d von der Linse 13—33 parallel hierzu
angeordnet ist
Im Abstand der Brennweite /der beiden Linsen liegen zwei Brennebenen π und π' außerhalb des Linsensystems. In diesen Brennebenen liegen die Enden der
Der Strahl r mit dem kritischen Winkeln Bm des
Abschnitts ^- fällt auf die erste Linse 13—33, wird zum
Strahl r'gebrochen, der durch die Linse 14—34 tritt, und
kommt als der Strahl r", nämlich der Axialstrahl des
Wellenleiterabschnitts g', heraus. Der Axialstrahl ζ des
Wellenleiterabschnitts g wird in der Linse 13—33 zu einem von Strahlen z' gebrochen, der seinerseits auf die
Linse 14—34 auftrifft und als der Strahl z" herauskommt, der mit der Achse des Abschnitts g' den
kritischen Winkel Θμ einschließt
Die Neigung der vom Linsenprofil 13 ausgehenden gebrochenen Strahlen ist ersichtlich gleich der Neigung
einer (gestrichelt eingezeichneten) Geraden, die den Mittelpunkt P mit dem optischen Zentrum O des
Linsenprofils 13 verbindet, wobei dieses optische Zentrum gemäß der beschriebenen Konstruktion nur
virtuell ist Analog sind die durch das Linsenprofil 33 tretenden Strahlen parallel zu einer (in der Zeichnung
nicht dargestellten) Geraden, die den Mittelpunkt P mit
dem optischen Zentrum des Linsenprofils 33 verbindet.
mit der Achse 5 des Systems eingeschlossene Winkel ist
in der Zeichnung mit ot bezeichnet
so betrachteten Größen, nämlich der Brennweite f, dem
Linsenabstand d, der Minimumhöhe w der Teile der Linsen 13,33; 14,34, dem Abstand czwischen jedem der
geometrischen Zentren Q, Q' der Linsen und dem entsprechenden virtuellen optischen Linsenzentrum O,
O' gilt auch bei dieser zweiten Ausführungsform die Gleichung 1. Aus dieser Gleichung kann zusammen mit
den geometrischen Angaben, daß c = /tg <%,
w = d tg «, w = /tg Θα* die gesamte Geometrie dieses
Systems bestimmt werden.
eo Sofern der optische Wellenleiter eine zirkuläre
optische Mehrmoden-Faser ist, haben die zwei Linsen eine Rotations-Spitzenform (Cuspidal-Kurve), die perspektivisch bei T, T' in Fig.6 dargestellt ist Der
Querschnitt dieser Linsen ist der in F i g. 5 dargestellte.
Für optische Wellenleiter in Form eines dünnen Bands von der Art, bei der das Mehrmoden-Verhalten
nur in Richtung der Breite des Bands vorliegt, also die Entzerrung nur in der einen Richtung der winkelmäßi-
gen Streuung erforderlich ist, zeigt F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel des Entzerrers. In diesem Fall
bestehen spitzen- oder schnabelförmige Linsen N, N' aus Teilen von Zylinderlinsen (Cuspidal-Zylinder). Wie
nach F i g. 4 leiten die beiden parallelen Platten Äund B'
aus transparentem Material die Lichtstrahlen in der Richtung, in der keine Streuung vorhanden ist. Auch bei
dieser Ausführungsform können die Linsen und die möglichen Führungsplatten in einen in der Zeichnung
nicht dargestellten Block aus transparentem Material eingebettet sein, das den gleichen Brechungsindex wie
der Kern des optischen Wellenleiters hat.
Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden.
Beispielsweise können die das System bildenden transparenten Körper, anstatt wie in der Zeichnung aus
bikonvexen Linsenprofilen zusammengesetzt zu sein, von anderer Form, beispielsweise plankonvex sein. Die
Erfindung ist auch mit Linsen zu verwirklichen, deren Brechungsindex niedriger liegt als das Medium, in das
sie eingebettet sind, so daß dann ihre Form beispielsweise bikonkav oder plankonkav ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:i. Optischer Entzerrer für die Signalübertragung über optische Mehrmoden-Wellenleiter mit einem sprunghaften Brechungsindex-Profil, zur Einschaltung zwischen zwei fluchtende, durch eine gemeinsame Mittellinie verbundene Wellenleiterabschnitte, die sich mit ihren Enden gegenüberliegen und an den Enden ein Lichtstrahlenbündel, das wenigstens eine Längssymmetrie-Ebene aufweist und dessen Randstrahlen mit der Mittellinie den kritischen Winkel der Wellenleiter einschließen, emittieren bzw. sammeln, mit zwei übereinstimmenden transparenten Lichtbrechungskörpern, die entlang der Mittellinie unter gegenseitigem Abstand und unter Abstand zu dSn Wellenleiterabschnitt-Enden angeordnet sind und jeweils einen Längsschnitt haben, der aus zwei gleichen Sammellinsenprofilen zusammengesetzt ist, von denen durch einen Schnitt parallel zu und in einseitigem Abstand von der optischen Achse ein Randteil weggeschnitten ist, die mit den entstandenen geraden Grenzlinien aneinandergefügt und mit der Mittellinie zur Deckung gebracht sind und die sich von der Mittellinie wenigstens so weit weg erstrecken, als die Randstrahlen am Ort des jeweiligen transparenten Körpers Abstand von der Mittellinie haben, wobei die aus dem einen Wellenleiterabschnitt austretenden Randstrahlen entlang einer Auftrefflinie auf dem ersten transparenten Körper auftreffen, über den ersten transparenten Körper zur geometrischen Mitte des zweiten transparenten Körpers und weiter von dieser geometrischen Mitte entlang der Mittellinie zum anderen Wellenleiterabschnitt verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Längsschnitt zusammensetzenden Sammellinsenprofile (3, 23,4,24; 13,33,14,34) hinsichtlich der gegenseitigen absoluten Abstände ihrer optischen Achsen (A), der Auftrefflinie (R, R') der Randstrahien (r, z";und der Mittelinie (5) folgende Bedingung im wesentlichen erfüllen:
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GB (1) | GB1575319A (de) |
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