NL8202008A

NL8202008A - Optische koppelinrichting.

Info

Publication number: NL8202008A
Application number: NL8202008A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-12-01
Also published as: EP0094710A1; CA1242908A; EP0094710B1; DE3362066D1; JPS58208716A; US4753508A

Description

'*·'··' · Λ ό* ΡΗΝ 10.354 · 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Optische koppelinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een optische koppelinrichting voor het koppelen van een uiteinde van een lichtgeleidende vezel roet een optische zendinrichting en een optische ontvanginrichting, waarbij de ontvanginrichting een tegenover een eindvlak van het vezel-5 uiteinde geplaatst, van een opening voorzien lichtopvangeleroent bevat, waarvan een voorzijde naar het vezeluiteinde tcegekeerd is, en waarbij de zendinrichting een zich aan de van het vezeluiteinde afgekeerde achterzijde van het lichtopvangeleroent tegenover de opening bevindend zend* element bevat, alsmede een zendiens die is ingericht voor het op het eindvlak van het vezeluiteinde focusseren van door het zendelement uitgezonden licht.

Een dergelijke inrichting is bekend uit The Bell System Technical Journal, 58, nr. 7 (september 1979) pp 1735-1741. De bekende koppelinrichting bevat een betrekkelijk groot aantal optische componenten 15 die zorgvuldig ten opzichte van elkaar moeten worden uitgelijnd. Daardoor is het monteren van deze koppelinrichting tijdrovend en duur.

De uitvinding heeft tot doel, een koppelinrichting te verschaffen, die betrekkelijk eenvoudig van constructie is en in vergelijking met de bekende koppelinrichting snel en gemakkelijk vervaardigd kan 20 worden.

De koppelinrichting volgens de uitvinding teeft daartoe het kenmerk, dat tussen het eindvlak van het vezeluiteinde en de voorzijde van het lichtopvangelement een optisch met het vezeluiteinde, het lichtopvangeleroent en het zendelement gekoppeld doorzichtig lichaam geplaatst 25 is met zijvlakken waarvan ten minste een deel reflecterend is, een en ander zodanig, dat nagenoeg al het uit het vezeluiteinde komende licht het lichtopvangelement treft.

Het doorzichtige lichaam kan bijvoorbeeld een cilindervormige glasstaaf zijn, waarvan het cilinderoppervlak met een spiegelende laag be-30 dekt is, zodat het uit het vezeluiteinde afkomstige licht alijd op het lichtopvangelement terecht komt zonder dat de delen nauwkeurig ten opzichte van elkaar behoeven te worden uitgelijnd. Alleen de zendiens dient zo gepositioneerd te worden, dat het door het zendelement uitgezonden 82 0 2 0 0 8 ♦' ·* PHN 10.354 2 licht op het eindvlak van het vezeluiteinde gefocusseerd wordt. Dit kan bijzonder gemakkelijk gebeuren in een voorkeursuitvoering van de koppel-inrichting volgens de uitvinding, die het kenmerk heeft, dat het zend-element met het doorzichtige lichaam gekoppeld is door middel van een 5 losneembare koppeling, bevattende een eerste stekerdeel met een als zend-lens dienende eerste bollens, welke eerste stekerdeel losneembaar beves-tigbaar is in een vast met het doorzichtige lichaam verbonden stekerhouder.

De losneembare koppeling kan van een op zichzelf bekend type zijn, zoals bijvoorbeeld in de NL octrooiaanvrage nr. 79 05 610 (PHN 9537) 10 beschreven is. Het uitlijnen gebeurt dan ook volgens de voor deze koppelingen gebruikelijke procedure.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de koppelinrichting vol-gens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het uiteinde van de lichtgelei-dende vezel met het doorzichtige lichaam gekoppeld is door middel van een 15 losneembare koppeling, bevattende een tweede stekerdeel net een tweede bollens, welke tweede stekerdeel losneembaar bevestigbaar is in een vast net het doorzichtige lichaam verbonden stekerhouder, waarin zich een derde bollens bevindt, die, wanneer het tweede stekerdeel met de stekerhouder verbonden is, samen met de tweede bollens een optisch afbeeldings-2o stelsel vormt, dat is ingericht voor het ongeveer op ware grootte afbeelden van het eindvlak van het vezeluiteinde op een voorvlak van het doorzichtige lichaam. Deze uitvoeringsvorm kan zeer gemakkelijk aangesloten en losgenaren worden.

De uitvinding zal nu nader worden tcegelicht aan de hand van 25 de tekening. Hierin is : figuur 1 een schematische weergave van een eerste uitvoerings-voorbeeld van een optische koppelinrichting volgens de uitvinding, figuur 2 een langsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvoorbeeld, 30 figuur 3 een schematische weergave van een derde uitvoerings voorbeeld.

De in figuur 1 schematisch weergegeven optische koppelinrichting dient voor het koppelen van een uiteinde 1 van een lichtgeleidende vezel met zowel een optische zendinrichting 3 als een optische ontvanginrichting 35 5. De zendinrichting 3 bevat een zendelement 7, bijvoorbeeld in de vorm van een halfgleiderlaser, alsmede een zendiens 9. Het zendeleirent 7 wordt bestuurd door een zendschakeling 11 en zendt daarbij licht uit, dat door de zendiens 9 gefocusseerd wordt op een eindvlak 13 van het 8202008 t fi & PHN 10.354 3 vezeluiteinde 1. De van het zendelenent 7 naar het eindvlak 13 verlopende lichtbundel is met stippellijnen 15 aangegeven.

De ontvanginrichting 5 bevat een tegenover bet eindvlak 13 van het vezeluiteinde 1 geplaatst 1ichtopvangelement 17 dat voorzien is van 5 een opening 19 en dat elektrisch verbonden is net een ontvangschakeling 20.

De voorzijde van het lichtopvangelement 17 (in figuur 1 de linker zijde) is naar het vezeluiteinde 1 toegekeerd. De zendiens 9 en het zendelement 7 bevinden zich aan de achterzijde van het lichtopvangelement 17 tegenover de opening 19. Het lichtopvangelement 17 wordt gevormd door een aantal 10 lichtgevoelige elementen, bijvoorbeeld lichtgevoelige diodes. Het kan desgewenst ook uit een enkel lichtgevoelig element met een centrale opening 19 bestaan. In het hier beschreven voorbeeld strekt het lichtop-vangelement 17 zich uit in een plat vlak, dat loodrecht op de lengte-as van het vezeluiteinde 1 staat. Het kan echter ook een hoek met deze as 15 maken of komvormig gebogen zijn met de holle kant naar het vezeluiteinde 1 gericht.

Tussen het eindvlak 13 van het vezeluiteinde 1 en de voorzijde van het lichtopvangelement 17 is een doorzichtig lichaam 21 geplaatst, dat aan zijn voorzijde (links in figuur 1) optisch gekoppeld is met het 20 vezeluiteinde 1 doordat het eindvlak 13 van het vezeluiteinde tegen het voorvlak 23 van het lichaam aanligt, bijvoorbeeld met toevoeging van een geschikt kleefmiddel of een koppelvloeistof. Aan de achterzijde is het doorzichtige lichaam 21 optisch gekoppeld met de voorzijde van het lichtopvangelement 17 en met het zendeleirent 7. Daartoe zijn de lichtge-25 vcelige elementen die het lichtopvangelement vormen bevestigd tegen het achtervlak 25 van het doorzichtige lichaam, .bijvoorbeeld met een geschikte kit. Het zendelement 7 is via de zendiens 9 en de opening 19 met het doorzichtige lichaam 21 gekoppeld. De zijvlakken 27 van dit lichaam zijn reflecterend gemaakt, bijvoorbeeld door het aanbrengen van een metaallaag 30 29. Het lichaam 21 kan bijvoorbeeld bestaan uit een als een cilinder of een prisma gevormde glazen of kunststof staaf. Doordat de zijvlakken 27 reflecterend zijn wordt nagenoeg al het uit het vezeluiteinde 1 korrende licht naar het lichtopvangelement 17 geleid. Als voorbeeld is het verloop van twee lichtstralen 31 gestippeld aangegeven. Aangezien het licht order 35 een beperkte hoek met de as van het vezeluiteinde 1 uittreedt, kan het de zeer dicht bij het voorvlak 23 liggende delen van de zijvlakken 27 niet treffen. Het is dan ook niet beslist nodig, dat de reflecterende laag 29 zich tot aan het voorvlak 23 uitstrekt. Het enige licht dat 8202008 PHN 10.354 4 bij bet treffen van het lichtopvangelement 17 verloren gaat, is bet licht, dat op de in het lichtopvangelement uitgespaarde opening 19 valt. Door het oppervlak van deze opening klein te maken ten opzichte van het totale oppervlak van het lichtopvangelement kan dit -verlies tot een zeer klein 5 percentage gereduceerd worden.

Figuur 2 toont een langsdoorsnede van een tweede uitvoer ingsvoor-beeld, waarin meer constructiedetails zichtbaar zijn. Voor de onderdelen die overeenkomen met onderdelen Van het in figuur 1 getoonde uitvcerings-voorbeeld zijn dezelfde verwijzingscijfers gebruikt als in figuur 1. Het 10 doorzichtige lichaam 21 is in dit uitvoeringsvoorbeeld bevestigd in een metalen huis 33, aan de achterzijde waarvan (rechts in figuur 2) een eerste ringvormige stekerhouder 35 is gevormd. Deze stekerhouder vormt in samenwerking met een eerste stekerdeel 37 een eerste losneemhare koppeling. Het eerste stekerdeel 37 bevat radiaal uitstekende pennen 39 15 die samen met L-vormige sleuven in de stekerhouder 35 een bajonet- snelkoppeling vormen. In het eerste stekerdeel 37 bevindt zich het zend-elenent 7 en een eerste bollens die de zendiens 9 vormt. Het zendelement is via een kabel 41 verbonden met de zendschakeling 11 (zie figuur 1).

De onderdelen 35, 37 van de losneembare koppeling zijn vervaardigd volgens 2o het ontwerp van een bekende bollenskoppeling. Er is een groot aantal van zulke onderwerpen bekend, zie bijvoorbeeld de NL octrooiaanvrage nr.

78 06 829 (PHN 9163) en 79 05 610 (PHN 9537). Cm herhalingen te voorkomen zullen de constructieve details hier niet nader beschreven worden, Opge-merkt wordt slechts, dat voor zover de bekende koppelingen zijn inge-25 richt voor het koppelen van lichtgeleidende vezels, in het onderhavige geval het zendelement 7 de plaats inneemt van het uiteinde van de lichtgeleidende vezel.

Het lichtopvangelement 17 bevindt zich tussen de achterwand van het huis 33 en het achtervlak 25 van het doorzichtige lichaam 21. Het is 30 via een kabel 43 verbonden met de ontvangschakeling 20 (zie figuur 1).

Aan de voorzijde van het huis 33 (links in figuur 2) is een tweede ringvormige stekerhouder 45 gevormd, die samen met een tweede stekerdeel.

47 een tweede losneembare koppeling vormt. Het tweede stekerdeel 47 bevat radiaal uitstekende pennen 49 die samen met L-vormige sleuven in de 35 stekerhouder 45 een bajonet-snelkoppeling vormen. In het tweede stekerdeel 47 is het in vezelhouder 51 bevestigde vezeluiteinde 1 gemonteerd.

Het tweede stekerdeel 47 bevat een tweede bollens 53 en komt geheel s 2 0 ? ΰ ft ^

Kftf Μ V Lm \J J ^ EHN 10.354 5 overeen met bekerde stekerdelen. In de tweede stekerhouder 45 is op dezelfde wijze als in het tweede stekerdeel 47 een derde bollens 55 bevestigd/ die samen met de tweede bollens 53 een optisch afbeeldingsstelsel vormt, dat het eindvlak 13 op ongeveer ware grootte afbeeldt op het voor-S vlak 23 van het doorzichtige lichaam 21. Door deze constructie is de verbinding tussen het vezeluiteinde 1 en het doorzichtige lichaam 21 snel en gemakkelijk tot stand te brengen en te verbreken en is een goede optische koppeling tussen het vezeluiteinde en het doorzichtige lichaam gewaarborgd.

10 Figuur 3 toont analoog met figuur 1 op schematische wijze een derde uitveeringsvoorbeeld, waarbij voor overeenkomstige onderdelen weer dezelfde verwijzingscijfers zijn toegepast. In dit voorbeeld wordt het lichtopvangelenent gevormd door het achtervlak 25 van het doorzichtige lichaam 21. Het achtervlak 25 is daartoe reflecterend gemaakt door het 15 aanbrengen van een spiegelende metaallaag 57 die tegelijk met de netaal-laag 29 op het zijvlak 27 kan zijn aangebracht. De spiegelende laag 57 is voorzien van een opening 59 die dezelfde functie heeft als de opening 19 in het lichtopvangelement 17 volgens figuur 1.

Een via de bollenzen 53, 55 (vergelijk figuur 2) uit het vezel-20 uiteinde 1 kamende lichtstraal 61 (gestippeld getekend) bereikt na een of meer reflecties tegen het zijvlak 27 het achtervlak 25 en wordt, tenzij hij de opening 59 treft, vandaar terug gereflecteerd in de richting van het voorvlak 23, waar hij aankomt na eventueel opnieuw enige malen gereflecteerd te zijn door het zijvlak 27. Tegen het voorvlak 23 zijn een 25 of meer lichtgevoelige elementen 63 (bijvoorbeeld lichtgevoelige diodes) bevestigd, waarbij een opening 65 is uitgespaard voor het doorlaten van het van het vezeluiteinde naar het doorzichtige lichaam 21 gaande licht.

De lichtstraal 61 treft, tenzij hij op de opening 65 valt, het lichtgevoelige element 63 dat elektrisch verbonden is met de ontvangschakeling 30 20. Wanneer de openingen 59 en 65 klein genoeg zijn ten opzichte van de oppervlakken van het lichtopvangelement 57 en het lichtgevoelige element 63, is het percentage licht, dat via deze openingen verloren gaat, te verwaarlozen.

De optische koppelinrichting volgens de uitvinding, waarvan 35 in het bovenstaande enkele uitvoer ingsvoor beelden beschreven zijn, kan bijvoorbeeld worden toegepast in een zend- ontvanginrichting voor communicatie in twee richtingen. Een andere toepassingsmogelijkheid is, dat via de lichtgeleidende vezel energie wordt toegevoerd in de vorm van licht, 8202008 * -- A.

PHN 10.354 6 welke energie in de ontvangschakeling wordt omgezet in elektrische energie voor het voeden van de zendschakeling, waardoor de laatste onafhankelijk van plaatselijke energiebronnen kan functioneren.

5 10 15 20 25 30 82 0 2 0 0 8 35

Claims

1. Optische koppelinrichting voor het koppelen van een uiteinde (1) van een lichtgeleidende vezel met een optische zendinrichting (3) en een optische ontvanginrichting (5), waarbij de ontvanginrichting een tegenover een eindvlak (13) van het vezeluiteinde geplaatst, van een 5 opening (19, 59) voorzien lichtopvangelement (17, 57) bevat, waarvan een voorzijde naar het vezeluiteinde toegekeerd is, en waarbij de zendinrichting een zich aan de van het vezeluiteinde afgekeerde achterzijde van het lichtopvangelement tegenover de opening bevindend zendelement (7) bevat, alsmede een zendiens (9) die is ingericht voor het op het eindvlak 10 van het vezeluiteinde focusseren van het door het zendelement uitgezonden licht, net het kenmerk, dat tussen het eindvlak (13) van het vezeluiteinde (1) en de voorzijde van het lichtopvangelement (17, 57) een optisch, met het vezeluiteinde, het lichtopvangelement en het zendelement (7) gekoppeld doorzichtige lichaam (21) geplaatst is met zijvlakken (27) waarvan ten 15 minste een deel reflecterend is, een en ander zodanig, dat nagenoeg al het uit het vezeluiteinde kortende licht het lichtopvangelement treft.

2. Optische koppelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het zendelement (7) met het doorzichtige lichaam (21) gekoppeld is door middel van een losneembare koppeling, bevattende een eerste steker- 20 deel (37) met een als zendiens dienende eerste bollens (9), welk eerste stekerdeel losneembaar bevestigbaar is in een vast net het doorzichtige lichaam verbonden stekerhouder (35).

3. Optische koppelinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het uiteinde (1) van de lichtgeleidende vezel met het door- 25 zichtige lichaam (21) gekoppeld is door middel van een losneembare koppeling, bevattende een tweede stekerdeel (47) net een tweede bollens (53), welk tweede stekerdeel losneembaar bevestigbaar is in een vast mat het doorzichtige lichaam verbonden stekerhouder (45), waarin zich een derde bollens (55) bevindt, die, wanneer het tweede stekerdeel net de stekerhouder 30 verbonden is, sanen met de tweede bollens een optisch afheeldings- stelsel vormt, dat is ingericht voor het op ongeveer ware grootte afbeelden van het eindvlak (13) van het vezeluiteinde op een voorvlak (23) van het doorzichtige lichaam.

4. Optische koppelinrichting volgens een van de conclusies 1 tot 35 en met 3, net het kenmerk, dat het lichtopvangelement (17) gevormd wordt door tenminste een tegen een achtervlak (25) van het doorzichtige lichaam (21) bevestigd lichtgevoelig element.

5. Optische koppelinrichting volgens een van de conclusies 1 tot en 8202008 ' ψ ' PM 10.354 8 met 3, met het kenmerk, dat het lichtopvangelement (57) gevormd wordt door tenminste een deel van een achtervlak (25) van het doorzichtige lichaam (21), dat behalve ter plaatse van de opening (59) reflecterend is, terwijl tegen een voorvlak (23) van het doorzichtige lichaam ten 5 minste een lichtgevoelig element (63) bevestigd is. 10 15 20 25 30 8202003 35