DE19835902A1

DE19835902A1 - Arrangement for setting the position of an optical fibre

Info

Publication number: DE19835902A1
Application number: DE1998135902
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kanazawa
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-02-11
Also published as: GB9816988D0; GB2329723A; JPH1152177A

Abstract

The arrangement has at least two lenses, one which collects or scatters source light and the other which converges light from the first onto the optical fibre inlet surface. A first lens holder (11) joins the first lens to the light source. A second lens holder (12) joins the second lens to the fibre. The lens holders can be adjusted wrt. each other

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zum Verbinden einer Lichtquelle mit einem optischen Lichtleiter bzw. einer Lichtleitfaser über eine Kopplungsoptik. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen der Position der Licht leitfaser relativ zu der Lichtquelle.The invention relates to a coupling device for connecting a light source with an optical light guide or an optical fiber via a coupling optics. The invention further relates to a method for adjusting the position of the light fiber relative to the light source.

Es wurden bereits Laserschreibgeräte vorgeschlagen, die mit Mehrfach-Laser strahlen arbeiten und in denen eine Gruppe Lichtquellen aus mehreren Laserge neratoren und mehreren Lichtleitfasern zum Erhöhen der Aufzeichnungsge schwindigkeit eingesetzt werden.Laser pens have already been proposed which use multiple lasers radiate work and in which a group of light sources from several Laserge generators and several optical fibers to increase the recording ge speed are used.

Bei einem Mehrfach-Laserschreibgerät mit Lichtleitern als Lichtquellen wird der von einem Halbleiterlaser erzeugte und auf die Eintrittsfläche der Lichtleitfaser fallende Laserstrahl an der Eintrittsfläche teilweise reflektiert. Wenn das reflek tierte Licht dann auf den Halbleiterlaser fällt, wird die Laserstrahlabgabe gestört, wodurch sich eine Intensitätsänderung der Laserstrahlen ergibt. Um dies zu ver meiden, wird die Eintrittsfläche des Lichtleiters längs einer gegenüber seiner zentralen Achse geneigten Ebene geschnitten, um eine geneigte Eintrittsfläche zu bilden, so daß das an ihr reflektierte Licht nicht auf den Halbleiterlaser fällt. Dies ist in Fig. 4 dargestellt. In a multiple laser writing device with light guides as light sources, the laser beam generated by a semiconductor laser and falling on the entry surface of the optical fiber is partially reflected at the entry surface. If the reflected light then falls on the semiconductor laser, the laser beam output is disturbed, resulting in a change in the intensity of the laser beams. In order to avoid this, the entry surface of the light guide is cut along a plane inclined with respect to its central axis to form an inclined entry surface so that the light reflected from it does not fall on the semiconductor laser. This is shown in FIG. 4.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist eine Laserdiode (LD) 136 mit einem Halter 126 an einer Linsenfassung 116 befestigt, die eine Kopplungsoptik 156 enthält. Die Linsenfassung 116 ist mit einem Einstellring 166 versehen. Die Lichtleitfaser 20 wird mit einem Einsatz 196 so gehalten, daß ihre zentrale Achse an der Eintritts fläche gegenüber der optischen Achse der Kopplungsoptik 156 unter einem vor bestimmten Winkel geneigt ist. Der Einsatz 196 ist in den Einstellring 166 einge preßt, der an der Linsenfassung 116 befestigt ist. Die Eintrittsfläche 20a der Lichtleitfaser 20 ist unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber einer Ebene senkrecht zur zentralen Achse geneigt. Die Lichtleitfaser 20 wird so gehalten, daß seine Eintrittsfläche 20a nicht normal zur optischen Achse O1 liegt.In the device according to FIG. 4, a laser diode (LD) 136 is fastened with a holder 126 to a lens holder 116 , which contains a coupling optics 156 . The lens frame 116 is provided with an adjusting ring 166 . The optical fiber 20 is held with an insert 196 so that its central axis at the entry surface is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the coupling optics 156 . The insert 196 is inserted in the adjustment ring 166 presses, which is attached to the lens frame 116th The entrance surface 20 a of the optical fiber 20 is inclined at a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to the central axis. The optical fiber 20 is held so that its entry surface 20 a is not normal to the optical axis O1.

Der Einsatz 196, der die Lichtleitfaser 20 hält, ist nicht parallel zur optischen Achse O1 der Kopplungsoptik 156 und wird in Richtung parallel zur zentralen Achse der Lichtleitfaser 20 bewegt, um die Position der Eintrittsfläche (Kernfläche) 20a der Lichtleitfaser 20 einzustellen. Da aber die Bewegungsrich tung der Lichtleitfaser 20 schräg zur optischen Achse O1 liegt, wenn der Einsatz 196 zum Bewegen der Eintrittsfläche 20a zum Brennpunkt der Kopplungsoptik 156 hin bewegt wird, ändert sich nicht nur der Abstand zwischen der Eintrittsflä che 20a und der Kopplungsoptik 156 in Richtung der optischen Achse, sondern auch der Abstand zwischen der Mitte der Eintrittsfläche 20a und der optischen Achse O1. Daher ist es schwierig, die Eintrittsfläche 20a der Lichtleitfaser 20 auf den Brennpunkt f der Kopplungsoptik 156 einzustellen.The insert 196 , which holds the optical fiber 20 , is not parallel to the optical axis O1 of the coupling optics 156 and is moved in the direction parallel to the central axis of the optical fiber 20 in order to adjust the position of the entry surface (core surface) 20 a of the optical fiber 20 . However, since the direction of movement of the optical fiber 20 lies obliquely to the optical axis O1 when the insert 196 is moved to move the entry surface 20 a to the focal point of the coupling optics 156 , not only does the distance between the entry surface 20 a and the coupling optics 156 change in the direction of the optical axis, but also the distance between the center of the entry surface 20 a and the optical axis O1. It is therefore difficult to adjust the entry surface 20 a of the optical fiber 20 to the focal point f of the coupling optics 156 .

Um eine hochgenaue Positionsbeziehung zwischen der Laserdiode 136 und der Lichtleitfaser 20 an der Verbindungsstelle zu realisieren, werden der LD-Halter 126 und der Einstellring 166 mit der Linsenfassung 116 unabhängig voneinander längs ihrer Kontaktflächen bewegt. Nach dem Einstellen werden der LD-Halter 126 und der Einstellring 166 mit der Linsenfassung 116 z. B. mit einem YAG-Laser verschweißt, um ein unbeabsichtigtes Bewegen zu verhindern.In order to achieve a highly precise positional relationship between the laser diode 136 and the optical fiber 20 at the connection point, the LD holder 126 and the adjusting ring 166 with the lens holder 116 are moved independently of one another along their contact surfaces. After setting the LD holder 126 and the adjusting ring 166 with the lens holder 116 z. B. welded with a YAG laser to prevent accidental movement.

Wenn die Position des Einstellrings 166 und der Linsenfassung 116 genau ein gestellt ist, kann aber während der YAG-Laserschweißung eine leichte Relativ bewegung (1 bis 3 µm) beider Elemente eintreten. Insbesondere nimmt der Kern durchmesser der Einzelmodus-Lichtleitfaser ab, wenn die Wellenlänge der La serstrahlen abnimmt. Tritt ein Positionsfehler nach dem Zusammenbau auf, wird also der Kopplungswirkungsgrad verschlechtert. If the position of the adjusting ring 166 and the lens holder 116 is set exactly, but a slight relative movement (1 to 3 μm) of both elements can occur during the YAG laser welding. In particular, the core diameter of the single-mode optical fiber decreases as the wavelength of the laser beams decreases. If a position error occurs after assembly, the coupling efficiency is deteriorated.

Ist die Kopplungsvorrichtung in eine Laserabtasteinrichtung (LSU) mit Mehr fach-Laserstrahlen und Lichtleitfasern eingebaut, haben Unregelmäßigkeiten der Emissionsleistung der Lichtquellen und der Stabilität einen starken Einfluß auf die Bildqualität. Daher müssen die von der Laserdiode 136 abgegebenen Laserstrah len stabil und effizient auf die Eintrittsfläche (Kern) 20a der Lichtleitfaser 20 tref fen.If the coupling device is installed in a laser scanning device (LSU) with multiple laser beams and optical fibers, irregularities in the emission power of the light sources and the stability have a strong influence on the image quality. Therefore, the laser beams emitted by the laser diode 136 must stably and efficiently hit the entry surface (core) 20 a of the optical fiber 20 .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kopplungseinrichtung anzugeben, die eine Lichtquelle mit einer Lichtleitfaser über eine Kopplungsoptik stabil und genau koppelt.It is an object of the invention to provide a coupling device which Light source with an optical fiber via coupling optics stable and accurate couples.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.The invention solves this problem by the features of claim 1 or of claim 6. Advantageous further developments are the subject of Subclaims.

Der Erfinder hat erkannt, daß bei einer Verringerung der Einstellempfindlichkeit während der Montage der Vorrichtung ein durch Verlagerung der Komponenten verursachter Fehler bei der Montage vermieden oder minimiert werden kann. Die Kopplungsoptik besteht aus mindestens zwei Linsenelementen, deren Position unabhängig voneinander zwischen Lichtquelle und Lichtleitfaser einstellbar ist, und ferner ist die Relativposition der Linsenelemente einstellbar. Dadurch wird die Empfindlichkeit gegenüber der Positionseinstellung eines jeden Linsenelements verringert, so daß eine genaue Positionseinstellung möglich ist. Da durch eine Positionsabweichung kein oder ein nur geringer Fehler erzeugt wird, ergibt sich eine einfache und zuverlässige Kopplungsvorrichtung zum Verbinden der Licht quelle mit der Lichtleitfaser.The inventor has recognized that with a decrease in the adjustment sensitivity during assembly of the device by moving the components errors caused during assembly can be avoided or minimized. The Coupling optics consist of at least two lens elements, their position can be set independently of one another between light source and optical fiber, and also the relative position of the lens elements is adjustable. This will make the Sensitivity to the position setting of each lens element reduced so that an exact position setting is possible. Because by one Position deviation no or only a small error is generated a simple and reliable coupling device for connecting the light source with the optical fiber.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:The invention is explained below with reference to the drawing. In this demonstrate:

Fig. 1 einen vergrößerten Längsschnitt einer Kopplungsvorrichtung als Aus führungsbeispiel, Fig. 1 is an enlarged longitudinal sectional guide for a coupling device as Off

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Mehrfach-Laserschreibgeräts mit einer Kopplungsvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 is a perspective view of a multiple laser writing instrument with a coupling device according to the invention,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Endabschnitts einer Mehrfach-Laserquelle mit Lichtleitfasern, und Fig. 3 is a perspective exploded view of the end portion of a multi-laser source of the optical fibers, and

Fig. 4 den vergrößerten Längsschnitt einer Kopplungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Fig. 4 shows the enlarged longitudinal section of a coupling device according to the prior art.

In Fig. 2 und 3 ist ein Mehrfach-Laserschreibgerät dargestellt, das mit einer Vor richtung nach der Erfindung ausgerüstet ist.In FIGS. 2 and 3, a multi-laser writing apparatus is illustrated that is equipped with an on device according to the invention.

Das in Fig. 2 gezeigte Mehrfach-Laserschreibgerät besteht aus einer Mehr fach-Laserquelle mit mehreren Laserquellen 10, an die Lichtleiter bzw. Lichtleitfasern 20 angeschlossen sind. Diese bilden eine Lichtleitfaseranordnung (Array). Die Lichtleitfasern 20 sind mit ihren Austrittsenden an einer Haltekonstruktion (nicht dargestellt) in einem Faserhalteblock 44 so gehalten, daß ihre Austrittsenden längs einer Linie mit gleichbleibenden Abständen angeordnet sind, die kleiner als die Abstände der übrigen Teile der Lichtleitfasern sind.The multiple laser writing device shown in FIG. 2 consists of a multiple laser source with a plurality of laser sources 10 , to which optical fibers 20 are connected. These form an optical fiber arrangement (array). The optical fibers 20 are held with their outlet ends on a holding structure (not shown) in a fiber holding block 44 so that their outlet ends are arranged along a line with constant distances that are smaller than the distances of the other parts of the optical fibers.

Die von den Laserquellen 10 abgegebenen Laserstrahlen werden durch die Lichtleitfasern 20 übertragen und an dem Halteblock 44 ausgegeben. Die aus dem Halteblock 44 austretenden Laserstrahlen werden über eine Sammellinse 31, einen Spiegel 33 und ein optisches Strahlformungssystem 35 auf einen drehbaren Polygonspiegel 37 geleitet. Die an dem Polygonspiegel 37 reflektierten und abge lenkten Laserstrahlen werden über eine fθ-Linsengruppe 39 geleitet und an einem Spiegel 41 reflektiert, wonach sie auf die Außenfläche einer lichtempfindlichen Trommel treffen, um diese abzutasten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Polygonspiegel 37 durch einen Motor 38 mit konstanter Drehzahl ge dreht, und die Laserquellen 10 werden synchron mit einem Pixeltakt, der wieder um mit der Drehung des Motors 38 synchronisiert ist, und entsprechend Schreib daten getastet.The laser beams emitted by the laser sources 10 are transmitted through the optical fibers 20 and output on the holding block 44 . The laser beams emerging from the holding block 44 are directed to a rotatable polygon mirror 37 via a converging lens 31 , a mirror 33 and an optical beam shaping system 35 . The laser beams reflected and deflected at the polygon mirror 37 are passed through an fθ lens group 39 and reflected at a mirror 41 , after which they hit the outer surface of a photosensitive drum to be scanned. In the illustrated embodiment, the polygon mirror 37 is rotated by a motor 38 at constant speed, and the laser sources 10 are synchronized with a pixel clock, which is again synchronized with the rotation of the motor 38 , and sampled in accordance with write data.

Wie in Fig. 3 dargestellt, haben die Austrittsenden 20b der Lichtleitfasern 20 ei nen vorbestimmten Abstand und sind zu einer Faseranordnung miteinander ver bunden, so daß die an den Austrittsenden 20b emittierten Laserstrahlen jeweils einen Punkt auf einer Zeichenfläche erreichen. Diese Punkte haben einen vor bestimmten Abstand zueinander in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrich tung. Die Lichtleitfasern 20 sind in zueinander parallelen V-förmigen Nuten 45a eines Blocks 45 angeordnet und werden mit einem Halteblock 46 in diesen Nuten unter Druck festgehalten. Die Lichtleitfasern 20, der Block 45 und der Halteblock 46 sind miteinander verbunden. Die Austrittsenden 20b der Lichtleitfasern 20 sind zusammen mit den Stirnflächen 45b und 46b der Blöcke 45 und 46 an der Aus trittsseite so geschliffen und poliert, daß sich insgesamt eine Ebene normal zur zentralen Achse der Lichtleitfasern 20 ergibt.As shown in Fig. 3, the outlet ends 20 b of the optical fibers 20 have a predetermined distance and are connected to each other to form a fiber arrangement, so that the laser beams emitted at the outlet ends 20 b each reach a point on a drawing surface. These points have a certain distance from each other in the main scanning direction and in the secondary scanning device. The optical fibers 20 are arranged in mutually parallel V-shaped grooves 45 a of a block 45 and are held under pressure in these grooves with a holding block 46 . The optical fibers 20 , the block 45 and the holding block 46 are connected to one another. The outlet ends 20 b of the optical fibers 20 are ground and polished together with the end faces 45 b and 46 b of the blocks 45 and 46 on the exit side so that overall a plane normal to the central axis of the optical fibers 20 results.

Die Erfindung kann auf ein Mehrfach-Laserschreibgerät dieser Art angewendet werden. Fig. 1 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels.The invention can be applied to a multiple laser writing device of this type. Fig. 1 shows an enlarged longitudinal section of an embodiment.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Kopplungsoptik aus einer LD-Linse L1 und einer Lichtleitfaserlinse L2. Die LD-Linse L1 ist eine Kondensorlinse mit kleiner numerischer Öffnung (NA) und kondensiert die Laserstrahlen der Laserdi ode 15, die die Lichtquelle ist. Die Lichtleitfaserlinse L2 ist eine Kondensorlinse, die die Laserstrahlen aus der LD-Linse L1 auf die Eintrittsfläche der Lichtleitfaser 20 konvergiert. Die Einstellempfindlichkeit der Lichtleitfaserlinse L2 ist gering, wenn die Vergrößerung nicht größer als 1 ist.In this exemplary embodiment, the coupling optics consist of an LD lens L1 and an optical fiber lens L2. The LD lens L1 is a condenser lens with a small numerical aperture (NA) and condenses the laser beams of the Laserdi ode 15 , which is the light source. The optical fiber lens L2 is a condenser lens which converges the laser beams from the LD lens L1 onto the entry surface of the optical fiber 20 . The adjustment sensitivity of the optical fiber lens L2 is low if the magnification is not greater than 1.

In der folgenden Beschreibung ist die Z-Achse identisch oder parallel mit der opti schen Achse O der Laserdiode 15 oder der Linsen L1 und L2, und die X- und die Y-Achse verlaufen in einer Ebene senkrecht zur Z-Achse und bezeichnen keine bestimmte Richtung. Die LD-Linse L1 ist an einer ersten Linsenfassung 11 und die Lichtleitfaserlinse L2 an einer zweiten Linsenfassung 12 gehalten. Die erste Linsenfassung 11 hat eine Linsenaufnahme (Vertiefung) 11a, in die die LD-Linse L1 eingesetzt ist, und eine Lichtdurchgangsöffnung 11b, durch die die Laserstrah len aus der LD-Linse L1 laufen. Die zweite Linsenfassung 12 hat eine Linsenauf nahme (Vertiefung) 12a, in die die Lichtleitfaserlinse L2 eingesetzt ist, und eine Lichtdurchgangsöffnung 12b, deren Durchmesser von der Linsenaufnahme 12a zum anderen Ende hin allmählich abnimmt. Die erste und die zweite Linsenfas sung 11 und 12 sind relativ zueinander verschiebbar, d. h. ihre Positionen sind in der X-Y-Ebene einstellbar, wenn sie aneinander liegen. Die Linsenfassungen 11 und 12 können durch mehrere Schrauben 14 miteinander verbunden sein.In the following description, the Z axis is identical or parallel to the optical axis O of the laser diode 15 or the lenses L1 and L2, and the X and Y axes are in a plane perpendicular to the Z axis and do not denote any particular one Direction. The LD lens L1 is held on a first lens frame 11 and the optical fiber lens L2 on a second lens frame 12 . The first lens frame 11 has a lens holder (recess) 11 a, in which the LD lens L1 is inserted, and a light passage opening 11 b, through which the laser beams len run from the LD lens L1. The second lens frame 12 has a Linsenauf acquisition (recess) 12 a, in which the optical fiber lens L2 is inserted, and a light passage opening 12 b, the diameter of which decreases gradually from the lens holder 12 a to the other end. The first and the second Linsenfas solution 11 and 12 are displaceable relative to each other, ie their positions are adjustable in the XY plane when they lie against each other. The lens frames 11 and 12 can be connected to one another by a plurality of screws 14 .

Die Laserdiode 15 ist in einen zylindrischen LD-Halter 13 eingesetzt und darin befestigt. Der LD-Halter 13 liegt an der Stirnfläche 11c der ersten Linsenfassung 11 und kann an dieser verschoben werden, um seine Position in der X-Y-Ebene einzustellen. Die Laserdiode 15 und die LD-Linse L1 werden aufeinander ausge richtet, wonach die Kontaktflächen des LD-Halters 13 und der ersten Linsenfas sung 11 z. B. durch YAG-Laserschweißung miteinander verbunden werden.The laser diode 15 is inserted into a cylindrical LD holder 13 and fastened therein. The LD holder 13 is located on the end face 11 c of the first lens frame 11 and can be moved there to adjust its position in the XY plane. The laser diode 15 and the LD lens L1 are aligned with each other, after which the contact surfaces of the LD holder 13 and the first Linsenfas solution 11 z. B. connected by YAG laser welding.

Die Lichtleitfaser 20 ist mit gerade gerichtetem Eintrittsende in einen Einsatz 19 eingeführt. Die Stirnfläche des Einsatzes 19 und die Eintrittsfläche (Kernfläche) 20a der Lichtleitfaser 20 sind gemeinsam so geschliffen, daß sie eine unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Senkrechten zur zentralen Achse O1 der in den Einsatz 19 eingesetzten Lichtleitfaser geneigte Ebene definieren. Der zylin drische Einsatz 19 ist in eine schräge Bohrung 18a einer Muffe 18 eingeführt und darin befestigt. Die schräge Bohrung 18a ist gegenüber der Achse der Muffe 18 geneigt. Die Muffe 18 ist in einen zylindrischen Muffenring 17 eingepreßt, der wiederum in einen Einstellring 16 eingesetzt ist.The optical fiber 20 is inserted into an insert 19 with a straight entry end. The end face of the insert 19 and the entrance surface (core surface) 20 a of the optical fiber 20 are ground together so that they define a plane inclined at a predetermined angle with respect to the perpendicular to the central axis O1 of the optical fiber used in the insert 19 . The cylin drical insert 19 is inserted into an oblique bore 18 a of a sleeve 18 and fastened therein. The oblique bore 18 a is inclined with respect to the axis of the sleeve 18 . The sleeve 18 is pressed into a cylindrical sleeve ring 17 , which in turn is inserted into an adjusting ring 16 .

Der zylindrische Einstellring 16 liegt an der Stirnfläche 12c des zylindrischen Teils der zweiten Linsenfassung 12 und ist daran z. B. durch YAG-Laserschweißung befestigt, nachdem die Relativposition beider Elemente eingestellt wurde.The cylindrical adjusting ring 16 lies on the end face 12 c of the cylindrical part of the second lens frame 12 and is z. B. attached by YAG laser welding after the relative position of both elements has been set.

Der Muffenring 17 ist in den Einstellring 16 parallel zur optischen Achse O einge setzt und an ihm z. B. durch YAG-Laserschweißung befestigt, nachdem der Ab stand zwischen der Eintrittsfläche 20a und der Lichtleitfaserlinse L2 eingestellt wurde (Fokuseinstellung). Die Muffe 18 ist in den Muffenring 17 eingepreßt, der in Richtung parallel zur optischen Achse O bewegbar ist. Der Einsatz 19 wird also relativ zur zweiten Linsenfassung 12 so gehalten, daß er parallel zur optischen Achse O bewegbar ist, dabei aber ein vorbestimmter Neigungswinkel der Längs achse O1 gegenüber der optischen Achse O beibehalten wird.The sleeve ring 17 is inserted in the adjusting ring 16 parallel to the optical axis O and z. B. attached by YAG laser welding after the Ab stood between the entrance surface 20 a and the optical fiber lens L2 was set (focus setting). The sleeve 18 is pressed into the sleeve ring 17 , which is movable in the direction parallel to the optical axis O. The insert 19 is thus held relative to the second lens frame 12 so that it is movable parallel to the optical axis O, but a predetermined inclination angle of the longitudinal axis O1 with respect to the optical axis O is maintained.

Im folgenden werden die Montage und die Einstellung eingehender beschrieben. Eines der wichtigsten Merkmale des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die erste Linsenfassung 11, die die Laserdiode 15 und die LD-Linse L1 hält, und die zweite Linsenfassung 12, die die Lichtleitfaser 20 und die Lichtleitfa serlinse L2 hält, separat eingestellt und montiert werden, wonach die erste und die zweite Linsenfassung 11 und 12 relativ zueinander eingestellt und z. B. durch Schrauben 14 miteinander verbunden werden. The assembly and setting are described in more detail below. One of the most important features of the illustrated embodiment is that the first lens frame 11 , which holds the laser diode 15 and the LD lens L1, and the second lens frame 12 , which holds the optical fiber 20 and the optical fiber lens L2, are separately adjusted and mounted , After which the first and second lens frames 11 and 12 are adjusted relative to each other and z. B. connected by screws 14 .

Step 1

Die Linsen L1 und L2 werden auf die Linsenfassungen 11 und 12 ausgerichtet und daran jeweils z. B. mit einem Klebstoff o. ä. befestigt.
Die Lichtleitfaser 20 wird in den Einsatz 19 eingeführt und darin befestigt, dessen Ausrichtung die Winkelposition der Lichtleitfaser 20 und der Längsbohrung des Einsatzes 19 bestimmt. Die Eintrittsfläche 20a der Lichtleitfaser 20 ist gemeinsam mit dem Einsatz 19 so geschliffen, daß eine ebene Fläche definiert wird, die unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Senkrechten zur Längsachse O1 geneigt ist.The lenses L1 and L2 are aligned with the lens frames 11 and 12 and z. B. attached with an adhesive or the like.
The optical fiber 20 is inserted into the insert 19 and fastened therein, the orientation of which determines the angular position of the optical fiber 20 and the longitudinal bore of the insert 19 . The entry surface 20 a of the optical fiber 20 is ground together with the insert 19 so that a flat surface is defined which is inclined at a predetermined angle with respect to the perpendicular to the longitudinal axis O1.

step 2

Die Laserdiode 15 wird in den LD-Halter 13 an vorbestimmter Position einge preßt. Der LD-Halter 13 und die erste Linsenfassung 11 werden an einem Ein stellwerkzeug befestigt, um die Position der Laserdiode 15 in Richtung der X-, Y- und Z-Achse einzustellen. Nach der Einstellung werden der LD-Halter 13 und die Laserdiode 15 an ihren Kontaktflächen z. B. mit YAG-Laserschweißung verbun den.The laser diode 15 is pressed into the LD holder 13 at a predetermined position. The LD holder 13 and the first lens frame 11 are attached to an adjusting tool to adjust the position of the laser diode 15 in the direction of the X, Y and Z axes. After the setting, the LD holder 13 and the laser diode 15 are z. B. with YAG laser welding.

step 3

Der Einsatz 19 wird in die Muffe 18 eingepreßt, die in den Muffenring 17 einge preßt wird. Dieser wird in den Einstellring 16 eingesetzt, der zusammen mit der zweiten Linsenfassung 12 an einem Einstellwerkzeug befestigt wird. Dann wird die Position der Eintrittsfläche 20a der Lichtleitfaser 20 relativ zu der Muffe 18 in X-, Y- und Z-Richtung eingestellt.The insert 19 is pressed into the sleeve 18 , which is pressed into the sleeve ring 17 . This is inserted into the setting ring 16 , which is attached to an adjusting tool together with the second lens frame 12 . Then the position of the entry surface 20 a of the optical fiber 20 relative to the sleeve 18 is adjusted in the X, Y and Z directions.

Step 4

Dann wird die Positionseinstellung der Eintrittsfläche 20a der Lichtleitfaser 20 durch Bewegen des Muffenrings 17 in Z-Richtung gleichzeitig mit dem Einstellen des Einstellrings 16 in X- und Y-Richtung relativ zur zweiten Linsenfassung 12 so ausgeführt, daß der maximale Lichtfluß aus der Laserdiode 15 auf die Eintrittsflä che 20a der Lichtleitfaser 20 fällt. Nach dieser Einstellung werden der Muffenring 17 und der Einstellring 16 aneinander befestigt, ferner werden der Einstellring 16 und die zweite Linsenfassung 12 z. B. miteinander durch YAG-Laserschweißung verbunden.Then the position adjustment of the entry surface 20 a of the optical fiber 20 by moving the sleeve ring 17 in the Z direction simultaneously with the adjustment of the adjustment ring 16 in the X and Y directions relative to the second lens frame 12 so that the maximum light flux from the laser diode 15th on the entry surface 20 a of the optical fiber 20 falls. After this setting, the sleeve ring 17 and the setting ring 16 are attached to each other, furthermore the setting ring 16 and the second lens frame 12 z. B. connected to each other by YAG laser welding.

Step 5

Die erste und die zweite Linsenfassung 11 und 12 werden miteinander in Kontakt gebracht und an einem Werkzeug befestigt, um ihre Relativposition in X- und Y-Richtung einzustellen. Die bei der YAG-Laserschweißung in Schritt 4 verursachte Verlagerung wird dadurch korrigiert. Dann werden die erste und die zweite Lin senfassung 11 und 12 durch Schrauben 14 verbunden, die dann mit einem Kleb stoff gesichert werden.The first and second lens frames 11 and 12 are brought into contact with each other and attached to a tool to adjust their relative position in the X and Y directions. This corrects the misalignment caused by YAG laser welding in step 4. Then the first and second lens frames 11 and 12 are connected by screws 14 , which are then secured with an adhesive.

Anstelle der Schritte 3, 4 und 5 sind auch die folgenden Schritte möglich.Instead of steps 3, 4 and 5, the following steps are also possible.

1. The first and second lens frames 11 and 12 are fastened with the screws 14 , the optical axes of the lenses L1 and L2 being aligned.
2. The adjusting ring 16 , the sleeve ring 17 and the second lens frame 12 are held by special coupling adjusting tools in order to realize their positions shown in FIG. 1.
3. The position of the sleeve ring 17 relative to the adjusting ring 16 in the Z direction is carried out simultaneously with the adjustment of the adjusting ring 16 in the X and Y directions relative to the second lens frame 12 so that maximum light flux from the laser diode 15 onto the entry surface 20 a the optical fiber 20 falls. After this setting, the sleeve ring 17 and the adjusting ring 16 are attached to each other, and the adjusting ring 16 and the second lens frame 12 are z. B. connected by YAG laser welding.
4. It is possible to adjust the relative position of the first and the second lens mount 11 and 12 again by loosening the screws 14 in order to avoid or eliminate any misalignment caused by the YAG laser welding.

Wie vorstehend beschrieben, werden die LD-Linse L1 und Lichtleitfaserlinse L2 unabhängig voneinander eingestellt, und dadurch ist die Empfindlichkeit gegen über dieser Einstellung geringer als bei dem Einstellen einer einzelnen Linse, so daß sich eine genauere Positionseinstellung ergibt. Tritt eine Positionsänderung auf, so ist die Abweichung der Laserstrahlen auf der Eintrittsfläche 20a der Licht leitfaser infolge der geringen Einstellempfindlichkeit klein. Dadurch wird nicht nur die Zuverlässigkeit erhöht, sondern auch die Montage vereinfacht.As described above, the LD lens L1 and the optical fiber lens L2 are adjusted independently, and thereby the sensitivity to this setting is less than when setting a single lens, so that a more accurate position setting results. If a change in position occurs, the deviation of the laser beams on the entry surface 20 a of the optical fiber is small due to the low sensitivity. This not only increases reliability, but also simplifies assembly.

Wird die Laserdiode 15 beschädigt, so kann sie für jede erste Linsenfassung 11 ersetzt werden. Die Einstellung nach dem Ersatz wird gemäß Schritt 5 ausgeführt. Dadurch wird das Auswechseln der Laserdioden erleichtert.If the laser diode 15 is damaged, it can be replaced for each first lens frame 11 . The setting after the replacement is carried out according to step 5. This makes it easier to replace the laser diodes.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel be schränkt. Anstelle einer Sammellinse L1 kann auch eine Zersträuungslinse einge setztwerden. Die Muffe 18 kann auch direkt in den Einstellring 16 eingesetzt sein.The invention is not limited to the embodiment described above be. Instead of a converging lens L1, a diffusing lens can also be used. The sleeve 18 can also be inserted directly into the setting ring 16 .

Claims

1. Device for coupling a light source with an optical fiber via a coupling optics, characterized by at least two lenses, one of which collects or scatters the light from the light source and the other converges the light coming from the first lens onto the entry surface of the optical fiber, by a first lens frame, which connects the first lens to the light source, and by a second lens frame, which connects the second lens to the optical fiber, wherein both lens frames are adjustably connected relative to each other.

2. Device according to claim 1, characterized in that the enlargement tion of the second lens is less than 1.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it first lens frame from a frame containing the first lens and egg there is an LD holder on which a laser diode forming the light source is attached, and that the LD holder with the first lens frame after Ein position its position relative to the first lens frame by laser welding ß is connected.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized records that the second lens frame contains the second lens tenden version and an adjustment ring, on which an entry End of the optical fiber holding insert is attached, and that the setting ring with the second lens frame after adjusting its position relative to second lens frame is connected by laser welding.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized records that the first and the second lens frame according to the respective positi are screwed together.

6. A method for adjusting the position of a light source and a Lichtleitfa water in a coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that
that the first lens and the light source are attached to the first lens frame after adjusting their relative position,
that the second lens and the optical fiber are attached to the second lens frame after adjusting their relative position, and
that the first and the second lens frame are each fixed after setting their relative position.