DE3137602A1

DE3137602A1 - Anordnung zum einkoppeln eines lichtstrahls in eine lichtleitfaser

Info

Publication number: DE3137602A1
Application number: DE19813137602
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dr.rer.nat. Demtröder; Karl Dipl.-Phys. 6750 Kaiserslautern Wickert
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1983-04-07

Description

Anordnung zum Einkoppeln eines Lichtstrahls
in eine Lichtleitfaser Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einkoppeln eines Lichtbündels in eine Lichtleitfaser, enthaltend eine Linsenanordnung zum Fokussieren des Lichtbündels auf das Faserende.
Eine derartige Anordnung ist z.B. aus der Zeitschrift SPIE Vol.157 (1978), Seite 138-148, insbesondere Seite 144, bekannt.
Dort wird ein paralleles Lichtbündel in zwei Teilbündel aufgespalten und mit Hilfe einer oder mehrerer Linsen wird jedes Teilbündel auf ein Faserende der (im Kern) nur wenige zwei starken Faser fokussiert.
zur Frzielung einer optimalen Einkoppelung 1.t es notwendig, d Lande des Faserkerns exakt iri ucn Fok@s zu @@@@gen WULu die Faser senkrecht zur Strahirichtung verschoben werden muß.
Man hat sich bisher damit geholfen, daß man mittels Manipulatoren das Faserende relativ zum Linsensystem und senkrecht zur Strahlrichtung bewegt hat. Dies bedingt zur Erzielung der optimalen Einkoppelung Verschiebungen der Faser um Bruchteile eines R An die Manipulatoren müssen daher sehr große Anforderungen ge stellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Einkoppeln von Licht in ein Faserende anzugeben, bei der die Justage des Faserendes relativ zur Linse leichter als beim Stand der Technik durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß die Justierung der Faser in der Ebene senkrecht zur Strahl richtung nicht genau in den Fokus vorgenommen werden muß.
Es genügt vielmehr, die Einkoppellinse zusammen mit dem Faserende auf einer gemeinsamen gedachten Achse (die nicht gleich der Strahlachse sein muß) anzuordnen und beide als Einheit auszubilden. Dann ist es durch Verschiebung dieser Einheit (oder des Lichtbündels selbst) senkrecht zur Strahlachse möglich, die Justage vorzunehmen. Diese Justage ist wegen eines Untersetzungsfaktors sehr viel einfacher durchführbar; außerdem wirken sich wegen dieses Untersetzungsfaktors Störungen entsprechend vermindert aus, d.h. das System ist weniger empfindlich gegen Störungen. Der Untersetzungsfaktor hängt von den gewählten Abmessungen des Systems ab.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird im Strahlengang des Lichtbündels vor dessen Auftreffen auf die fokussierende Linsenanordnung eine die Divergenz des Strahlenbündels beeinflussende oder sie erst hervorrufende zweite Linsenanordnung angeordnet, wobei der Abstand der beiden Linsenanordnungen zueinander veränderbar ist.
Durch die Verwendung von divergierendem Licht und dieser zweiten Linsenanordnung zur Anderung der Divergenz wird es möglich, durch Variation des Abstands zwischen den beiden Linsenanordnungen den Durchmesser des Bündels im Fokus in einfacher Weise zu ändern und ihn damit dem Faserkerndurchmesser anzupassen.
Beim Stand der Technik war eine solche Anpassung nur durch änderung des Durchmessers des Lichtbündels, der Brennweite des Linsensystems oder der Wellenlänge möglich. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Durchmesser des Lichtbündels in der Auftreffebene auf das Faserende nicht gleich dem Durchmesser der Faser, wie bisher üblich, gewählt, sondern größer oder kleiner. Hierdurch wird eine höhere Stabilität der eingekoppelten Intensität erreicht, da sich dann Schwankungen der relativen Lage des Faserendes zum Fokus z.B. durch thermische oder mechanische Störeinflüsse bedeutend weniger auswirken.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 7her erläutert.
Mit 1 ist eine Lichtquelle bezeichnet, die ein Bündel sichtbaren oder unsichtbaren parallelen Lichts 2 aussendet. Dieses Lichtbündel 2 trifft auf eine konkave Linse 3-, die daraus ein divergierendes Lichtbündel 4 macht. Ein teildurchlässiger Spiegel 5 teilt das divergierende Lichtbündel 4 in zwei Teilbündel 6a und 6b auf. Diese Lichtbündel gelangen dann je zu einer Einkoppeleinheit 7a bzw. 7b, die je eine Fokussierlinse 8a bzw. 8b und das Ende 9a bzw. 9b einer Lichtleitfaser 9 enthalten.
Die Enden 9a bzw. 9b der Lichtleitasern sind zumindest näherungsweise im Fokus (Bi ldweite) angeordnet. Durch Verändern des Strahlabstands zwischen der Linse 3 und den Linsen- 8a bzw. 8b kann der Durchmesser des Strahls im Fokus variiert und-damit leichter den gewUnschten Verhältnissen angepaßt werden.
Außerdem kann durch Verschieben der Einheiten 7a bzw. 7b senkrecht zur Strahlachse der-Fokus senkrecht zu der Strahlachse verschoben und somit in Ausrichtung mit dem Faserende gebracht werden.
Zwischen der Verschiebung G der Einkoppeleinheit senkrecht zur Strahlachse und der Fokusverschiebung B enbenfalls senkrecht zur Strahlachse besteht dabei folgende Beziehung wobei f die Brennweite der Einkoppellinse und g die Gegenstands- weite ist, die sich hier aus dem Abstand der Linsen 3 und 8a bzw. 8b und der Brennweite der Linse 3 ergibt. Da g wesentlich größer als f ist, ergibt sich ein entsprechender Untersetzungsfaktor.
Die Baulänge der Anordnung wird durch die Wahl des Divergenzwinkels mitbestimmt.
Die anhand der Figur beschriebene Anordnung kann zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit benutzt werden (Laserkreisel), wobei der auftretende Phasenunterschied der Teillichtbündel bei Drehung ausgewertet wird.
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Claims

Patentansprüche 1. Anordnung zum Einkoppeln eines Lichtbündels in eine Lichtleitfaser, enthaltend eine Linsenanordnung zum Fokussieren des Lichtbündels auf das Faserende, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Linsenanordnung auftreffende Lichtbündel divergierend ist, und daß die Linsenanordnung zum Fokussieren und das Faserende auf einer gemeinsamen Achse angeordnet und zu einer Einheit zusammengefaßt sind, und daß diese Einheit oder der Lichtstrahl senkrecht zur Achse des Lichtstrahls verschiebbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des Lichtbündels vor Auftreffen a6f die Linsenanordnung eine die Divergenz des Strahlenbündels beeinflussende oder hervorrufende zweite Linsenanordnung angeordnet ist, und daß der Abstand der beiden Linsenanordnungen zueinander änderbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Lichtbündels im Fokus der ersten Linsenanordnung größer oder kleiner als der Faserdurchmesser gewählt ist.
4. Anordnung nach einer der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Linsenanordnungen ein Strahl teiler angeordnet ist, und daß für das reflektierte Teilbündel eine weltere Linsenanordnung zum Fokussieren des Teilbündels auf ein weiteres Faserende vorgesehen ist.
5. Anordnung an Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Faserenden die Enden der gleichen Lichtleitfaser sind, und daß die Anordnung als Drehgeschwindigkeitsmesser dient.