DE3613643C1 - Faseroptische Fokusiereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine faseroptische Fokussiereinrichtung mit einem verstellbaren Linsensystem gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Derartige faseroptische Fokussiereinrichtungen werden zur Fokussierung eines parallelen Lichtstrahles auf ein Glasfaserende eingesetzt, wobei die Justierung der Fokussierung mittels sehr kleiner Verstellwege erfolgt, die im Mikrometer-Bereich liegen. Zur Einstellung der Fokussierung kann die in einem Fokussierring gehaltene Fokussierlinse durch Drehung des Fokussierrings innerhalb eines Feingewindes in Richtung ihrer optischen Achse bewegt werden. Bei einer solchen Fokussiereinrichtung ist es jedoch schwierig, die Fokussierlinse in jeder Position verkippungsfrei zu halten und entsprechend exakt in der gewünchten Position zu arretieren.

Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 17, Nr. 11, April 1975, Seite 3414, ist eine Einrichtung bekannt zum Aufweiten oder zum Fokussieren eines Laserstrahles. Bei dieser Einrichtung ist ein Gehäuse mit einem Linsensystem innerhalb eines ein weiteres Linsensystem aufweisenden äußeren Gehäuses entlang der optischen Achse verschiebbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine faseroptische Fokussiereinrichtung zu schaffen, die ein ruckfreies und verkippungsfreies Einstellen des Linsensystems ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale erhalten. Das Linsensystem ist in einer Halterung fixiert, die in Richtung der optischen Achse linear verschiebbar ist. Durch die Verschiebung läßt sich der Brennpunkt der faseroptischen Fokussiereinrichtung variieren. Die Verschiebung erfolgt mittels Stellschrauben, die mit ihrem vorderen Ende gegen die Halterung drücken und diese dadurch um definierte Wege verschieben. Die Stellschrauben können mit einem Mikrogewinde versehen sein und jeweils in einer entsprechenden Gewindebohrung in Richtung Halterung geführt sein, wobei die Gewindebohrungen in einem die Halterung umschließenden Rahmen angeordnet sein können. In diesem Rahmen kann zur Arretierung der Halterung als Klemmelement eine Klemmschraube vorgesehen sein, mit der die Halterung gegenüber dem äußeren Rahmen in jeder Position verklemmt werden kann. Dadurch, daß das Linsensystem innerhalb der Halterung starr fixiert ist und die Halterung in einer exakten Parallelführung verkippungsfrei gelagert ist, kann eine äußerst exakte Einstellung der Fokussierung vorgenommen werden.

Aus US-PS 44 08 830 ist es in einem anderen Zusammenhang zwar bekannt, ein optisches Element mittels Stellschrauben relativ zu einem feststehenden Lichtstrahl zu justieren, jedoch erfolgt hier die Verstellung nicht in Richtung der optischen Achse, sondern quer dazu.

Die Stellschrauben können bei der erfindungsgemäßen Fokussier­ einrichtung an den gegenüberliegenden Stirnseiten, die gegenüber der optischen Achse geneigt sein können, oder an entsprechend geneigten Flächen an der Halterung angreifen. Die in Richtung der optischen Achse hintereinander angeordneten Stellschrauben können auch in Justierbohrungen eingreifen, die eine trichterförmige Innenwand haben. Die Stellschrauben und die zugehörigen Flächen sind dabei so angeordnet, daß beim Eindrehen der einen Stellschraube die Halterung in einer Richtung bewegt wird, während beim Eindrehen der anderen Stellschraube die Halterung in der entgegen­ gesetzten Richtung bewegt wird. Auf diese Weise kann eine sehr exakte Justierung vorgenommen werden.

Die Stellschrauben greifen vorzugsweise an geneigten Flächen an, die mit der optischen Achse einen Winkel zwischen 40° und 80° bilden. Die Enden der Stell­ schrauben sind in ihrer Form an den Neigungswinkel der jeweils zugehörigen geneigten Fläche angepaßt. Die Stell­ schrauben können bezüglich ihrer Verstellrichtung senk­ recht zur optischen Achse stehen, so daß in Verbindung mit verhältnismäßig steil angeordneten geneigten Flächen bei einem großen Verstellweg der Stellschraube die Halterung nur einen kleinen Verstellweg ausführt. Mit einer derartigen Anordnung können feinste Einstellungen vorgenommen werden, bei denen die Verstellwege im Mikrometer-Bereich liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine faseroptische Fokussierein­ richtung im Schnitt zeigt.

Die Fokussiereinrichtung 1 besteht aus einer entlang der optischen Achse A längsverschiebbaren Halterung 2 mit einem optischen Linsensystem 3, die in einem Rahmen 4 gelagert ist. Der Rahmen 4 bildet eine exakte Führung für die axial verschiebbare Halterung 2. Außerdem sind in den Rahmen 4 zwei Stellschrauben 5, 6 und eine Klemm­ schraube 7 eingesetzt. Die Stellschrauben 5, 6 greifen mit ihren kegelförmig ausgebildeten Spitzen 8, 9 in entsprechende Justierbohrungen 10, 11 ein, die in die Halterung 2 eingebracht sind.

Das optische Linsensystem 3 besteht aus zwei plankonvexen Linsen 12, 13, die in der Halterung 2 fixiert sind. Ein paralleler Lichtstrahl L wird mittels des optischen Systems 3 exakt auf das Faserende einer Glasfaser 14 fokussiert. Mittels der Stellschrauben 5, 6 kann die Halterung 2 axial um definierte Wegstrecken verschoben werden, bis die Lage des Brennpunkts exakt stimmt. Wird beispielsweise die Stellschraube 5 eingedreht, so drückt ihr kegelförmiges Ende gegen eine geneigte Fläche 15, die Teil der Justierbohrung 10 ist. Dadurch bewegt sich die Halterung 2 in Richtung Z, wodurch der Brennpunkt F entsprechend verschoben wird. Selbstverständlich muß zuvor die Stellschraube 6 und auch die Klemmschraube 7 gelockert werden, damit mittels der Stellschraube 5 eine entsprechende Verschiebung vorgenommen werden kann.

Gleichermaßen kann mittels der Stellschraube 6 eine Verschiebung in entgegengesetzter Richtung erfolgen, wobei die Stellschraube 6 in Richtung Halterung 2 einge­ dreht wird und dabei gegen eine geneigte Fläche 16 drückt. Die geneigte Fläche 16 ist Teil der Justier­ bohrung 11.

Je nach Neigungswinkel zwischen optischer Achse A und der geneigten Fläche 15 bzw. 16, läßt sich ein Stellweg der Stellschrauben 5 bzw. 6 in einen größeren oder kleineren Stellweg der Halterung 2 um­ setzen.

Ist die gewünschte Lage des Brennpunktes F durch ent­ sprechende Betätigung der Stellschrauben 5, 6 erreicht, wird die Klemmschraube 7 in Richtung Halterung 2 ein­ gedreht, so daß sich diese mit der Halterung 2 verspannt. Die Halterung 2 ist damit in der gewünschten Stellung arretiert. Da die Stellschrauben 5, 6 und die Klemmschrau­ be 7 die Halterung 2 gegen dieselbe Fläche 17 drücken, wird eine Verkippung der Halterung 2 bei der Arretierung vermieden.

Claims (7)

1. Faseroptische Fokussiereinrichtung mit einem ver­ stellbaren Linsensystem für kleine Verstellwege, insbesondere zum Fokussieren eines parallelen Lichtstrahls auf ein Glasfaserende, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (3) in einer in Richtung seiner optischen Achse (A) verschiebbaren Halterung (2) fixiert ist; und daß die Halterung (2) mittels Stellschrauben (5, 6) verschiebbar und mittels eines an der Halterung (2) angreifenden Klemmelements (7) arretierbar ist.

2. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschrau­ ben (5, 6) an jeweils einer gegenüber der op­ tischen Achse (A) geneigten Fläche (15, 16) der Halterung (2) angreifen.

3. Fokussiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen (15, 16) mit der optischen Achse (A) einen Winkel zwischen 40° und 80° bilden; und daß die an den geneigten Flächen (15, 16) an­ greifenden Enden (8, 9) der Stellschrauben (5, 6) entsprechend kegelförmig ausgebildet sind und jeweils mit ihrer Mantelfläche an der zu­ gehörigen geneigten Fläche (15, 16) anliegen.

4. Fokussiereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wandung trichterförmiger Jus­ tierbohrungen (10, 11) die geneigten Flächen (15, 16) bilden.

5. Fokussiereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der in Richtung der optischen Achse (A) bestehende Abstand der Justierbohrungen (10, 11) größer oder kleiner ist als der Ab­ stand der Stellschrauben (5, 6).

6. Fokussiereinrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verstellrichtung der Stellschrau­ ben (5, 6) senkrecht zur optischen Achse (A) verläuft.

7. Fokussiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß als Klemmelement eine Klemmschraube (7) vorgesehen ist, die bezüglich der optischen Achse (A) senkrecht gegen die Halterung (2) drückt.