DE3137602A1 - Arrangement for launching (coupling) a light beam into an optical fibre - Google Patents

Abstract

The subject matter of the invention is an arrangement for launching a light bundle into an optical fibre. According to the invention, the light bundle, which impinges on a lens which focuses the light bundle, is divergent, and this lens (8) and the fibre (9) are arranged on a common axis and combined to form a unit (7). This unit (7) is then displaced perpendicular to the beam direction in order to adjust the focus of the light bundle onto the end (9a) of the fibre core. <IMAGE>

Description

Anordnung zum Einkoppeln eines Lichtstrahls Arrangement for coupling a light beam

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. in an optical fiber The invention relates to an arrangement for Coupling of a light bundle into an optical fiber containing a lens arrangement for focusing the light beam on the fiber end.

Eine derartige Anordnung ist z.B. aus der Zeitschrift SPIE Vol.157 (1978), Seite 138-148, insbesondere Seite 144, bekannt.Such an arrangement is e.g. from the magazine SPIE Vol.157 (1978), pages 138-148, in particular page 144, are known.

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.There a parallel bundle of light is split into two partial bundles and with the help of one or more lenses, each sub-bundle is directed to a fiber end which (in the core) only focuses a few two strong fibers.

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.In order to achieve an optimal coupling 1. it is necessary to land of the fiber core exactly iri ucn Fok @ s zu @@@@ gen WULu the fiber perpendicular to the direction of the beam must be moved.

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.So far you have helped yourself by using manipulators moved the fiber end relative to the lens system and perpendicular to the beam direction. This requires displacements of the fiber to achieve the optimal coupling Fractions of an R The manipulators must therefore meet very high demands will be presented.

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.The invention is based on the object of an arrangement for coupling of light in a fiber end, in which the adjustment of the fiber end is relative to the lens can be carried out more easily than in the prior art.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.

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.The inventive training ensures that the adjustment the fiber in the plane perpendicular to the beam direction is not made exactly in the focus must become.

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.Rather, it is sufficient to have the coupling lens together with the fiber end on a common imaginary axis (which does not have to be the same as the beam axis) to be arranged and to train both as a unit. Then it is by shifting this Unit (or the light beam itself) perpendicular to the beam axis possible, the adjustment to undertake. This adjustment is much easier because of a reduction factor feasible; In addition, because of this reduction factor, disturbances have a corresponding effect reduced, i.e. the system is less sensitive to interference. The reduction factor depends on the chosen dimensions of the system.

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.According to a further development of the invention, in the beam path of the light bundle before it hits the focusing lens arrangement, the divergence of the The second lens arrangement influencing the beam or causing it arranged, wherein the distance between the two lens arrangements can be changed is.

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.By using divergent light and this second lens arrangement to change the divergence it becomes possible by varying the distance between the two lens arrangements the diameter of the bundle in focus in a simple manner to change and thus adapt it to the fiber core diameter.

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.In the prior art, such an adaptation was only possible through a change the diameter of the light beam, the focal length of the lens system or the wavelength possible. According to a development of the invention, the diameter of the light beam is in the plane of impact on the fiber end not equal to the diameter of the fiber, like up to now common, chosen, but bigger or smaller. This results in a higher Stability of the coupled-in intensity is achieved because fluctuations in the relative position of the fiber end to the focus, e.g. due to thermal or mechanical interference significantly less impact.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 7her erläutert.An exemplary embodiment of the invention is illustrated using the drawing explained.

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.1 with a light source is referred to, the visible or a bundle Invisible parallel light 2 emits. This light bundle 2 hits one concave lens 3 - which turns it into a diverging light beam 4. A partially permeable Mirror 5 divides the diverging light bundle 4 into two partial bundles 6a and 6b. These light bundles then each reach a coupling unit 7a or 7b, each of which a focusing lens 8a or 8b and the end 9a or 9b of an optical fiber 9 contain.

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.The ends 9a and 9b of the optical fibers are at least approximately arranged in focus (image width). By changing the beam spacing between the Lens 3 and the lens 8a or 8b, the diameter of the beam in focus can be varied and - so that they can be adapted more easily to the desired conditions.

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.In addition, by moving the units 7a and 7b vertically to the beam axis the focus shifted perpendicular to the beam axis and thus in alignment be brought with the fiber end.

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.The following relationship exists between the displacement G of the coupling unit perpendicular to the beam axis and the focus displacement B, also perpendicular to the beam axis where f is the focal length of the coupling lens and g is the object width, which results here from the distance between lenses 3 and 8a or 8b and the focal length of lens 3. Since g is significantly larger than f, there is a corresponding reduction factor.

Die Baulänge der Anordnung wird durch die Wahl des Divergenzwinkels mitbestimmt.The overall length of the arrangement is determined by the choice of the divergence angle co-determined.

Die anhand der Figur beschriebene Anordnung kann zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit benutzt werden (Laserkreisel), wobei der auftretende Phasenunterschied der Teillichtbündel bei Drehung ausgewertet wird.The arrangement described with reference to the figure can be used to determine the Rotation speed are used (laser gyro), with the occurring phase difference the partial light bundle is evaluated during rotation.

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Claims (5)

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.Claims 1. Arrangement for coupling a light beam in an optical fiber containing a lens arrangement for focusing the light beam on the fiber end, characterized in that the incident on the lens arrangement Light beam is divergent, and that the lens arrangement for focusing and that Fiber end arranged on a common axis and combined into a unit and that this unit or the light beam is perpendicular to the axis of the light beam is movable. 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.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the beam path of the light bundle before impingement a6f the lens arrangement an the divergence of the ray bundle influencing or causing second lens arrangement is arranged, and that the distance between the two lens arrangements can be changed. 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.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the diameter of the light bundle in the focus of the first lens arrangement is larger or smaller than that Fiber diameter is selected. 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.4. Arrangement according to one of claims 1 - 3, characterized in that that a beam splitter is arranged between the two lens assemblies, and that for the reflected partial bundle a worldly lens arrangement for focusing of the partial bundle is provided on a further fiber end. 5. Anordnung an Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Faserenden die Enden der gleichen Lichtleitfaser sind, und daß die Anordnung als Drehgeschwindigkeitsmesser dient.5. An arrangement to claim 3, characterized in that the two Fiber ends are the ends of the same optical fiber, and that the arrangement as Rotary speedometer is used.