DD238459A1

DD238459A1 - Elektrisch steuerbares lichtwellenleiterdaempfungsglied

Info

Publication number: DD238459A1
Application number: DD27738785A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Rossner
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1986-08-20

Abstract

Elektrisch steuerbares Lichtwellenleiterdaempfungsglied mit elektrisch steuerbarer und messbarer Daempfung. Derartige Daempfungsglieder werden bei der Lichtwellenleiter-Nachrichtenuebertragung und in der Lichtwellenleiter-Kurzstreckentechnik eingesetzt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einstellbares Lichtwellenleiterdaempfungsglied so aufzubauen, dass die benutzten Lichtwellenleiter, zwischen denen eine einstellbare Kopplung moeglich ist, austauschbar in einer hierfuer geeigneten Vorrichtung montiert werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in einem U-foermigen Grundkoerper eine V-Nut eingearbeitet ist, in die zwei mit Steckereingaengen versehene Lichtwellenleiter eingelegt sind, die sich in einem gewissen Abstand zunaechst ohne Verkippung und Versatz gegenueberstehen. An dem Grundkoerper sind zwei loesbare und justierbare Halterungen so angeordnet, dass die Lichtwellenleiterenden unter mechanischer Vorspannung in die V-Nut des Grundkoerpers gedrueckt sind. Unter der Koppelstelle der beiden Lichtwellenleiter befindet sich in der V-Nut des Grundkoerpers eine durchgehende Bohrung. Durch diese Bohrung wirkt ein Koppelstift auf eines der freistehenden Lichtwellenleiterenden ein. Das andere Ende des Koppelstiftes ist fest mit einem einseitig am Grundkoerper eingespannten piezoelektrischen Biegeblaettchen verbunden. Fig. 1

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem U-förmigen Grundkörper eine V-Nut eingearbeitet ist, in die zwei mit Steckereingängen versehene Lichtwellenleiter eingelegt sind, die sich in einem gewissen Abstand zunächsfohne Verkippung und Versatz gegenüberstehen. An dem Grundkörper sind zwei lösbare und justierbare Halterungen so angeordnet, daß die Lichtwellenleiterenden unter mechanischer Vorspannung in die V-Nut des Grundkörpers gedrückt sind. Unter der Koppelstelle der beiden Lichtwellenleiter befindet sich in der V-Nut des Grundkörpers eine durchgehende Bohrung. Durch diese Bohrung wirkt ein Koppelstift auf eines der freistehenden Lichtwellenleiterenden ein. Das andere Ende des Koppelstiftes ist fest mit einem einseitig am Grundkörper eingespannten piezoelektrischen Biegeblättchen verbunden. Mit dem piezoelektrischen Biegeblättchen ist ferner ein Kippspiegel gekoppelt, der proportional der Durchbiegung des piezoelektrischen Biegeblättchens einen Lichtstrahl ablenkt, dessen Auslenkung durch einen photoelektrischen Wandler zu bewerten ist.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit in den zwischen den plangebrochenen Lichtwellenleiterenden bestehenden Spalt mit Hilfe des Koppelstiftes ein dünnes lichtundurchlässiges Blättchen zu bewegen. Ferner ist der Grundkörper, die Halterungen und der Koppelstift aus einem Werkstoff mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie z. B. Invar oder Quarzglas, hergestellt.

Die Koppeldämpfung zwischen den beiden Lichtleitern wird in der Vorrichtung dadurch verändert, daß beim Anlegen einer veränderlichen Spannung am einseitig eingespannten piezoelektrischen Biegeblättchen eine unterschiedliche Durchbiegung dieses Blättchens bewirkt wird. Der mit dem frei beweglichen Ende des piezoelektrischen Biegeblättchens fest verbundene Koppelstift wird mit Hilfe des piezoelektrischen Antriebes angehoben bzw. gesenkt. Wird der Koppelstift in seiner Höhe so eingestellt, daß er mit seinem freien Ende in der Ausgangslage einen der beiden in der V-Nut gelagerten Lichtleiter berührt, so erfolgt bei Durchbiegung des Piezostreifens in Richtung der V-Nut ein Versatz und eine Verkippung zwischen den beiden gekoppelten Lichtwellenleitern.

Eine weitere Möglichkeit der Änderung der Koppeldämpfung mit dieser Anordnung kann dadurch erreicht werden, daß in dem zwischen den plangebrochenen Lichtwellenleiterenden vorhandenen Spalt mit Hilfe des Koppelstiftes ein dünnes lichtundurchlässiges Blättchen bewegt wird. Mit dieser Anordnung wird eine Änderung der Lichtdurchgangsdämpfung durch die unterschiedliche Abschattung der Lichtleiterkerne erreicht. Vorteil der zuletzt beschriebenen Variante ist die geringere Beeinflussung des Mantellichtes in den Lichtleitern. Die benötigten Verstellkräfte sind kleiner.

Der am Biegestreifen zusätzlich angekoppelte Kippspiegel lenkt einen über ihn in bekannter Art und Weise geführten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Durchbiegung des piezoelektrischen Biegestreifens, der die Lichtdurchgangsdämpfung der in der V-Nut fixierten Lichtleiteranordnung ändert, verschieden stark ab. Diese Lichtablenkung kann über einen photoelektrischen Wandler in ein elektrisches Signal umgewandelt, und zur Anzeige oder zur Steuerung der Dämpfung des Lichtwellenleiterdämpfungsgliedes benutzt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht des Grundkörpers des Lichtwellenleiterdämpfungsgliedes, Fig.2: einen Schnitt durch den Grundkörper am Ort der Koppelstelle beider Lichtwellenleiter, Fig.3a) und b): verschiedene Arten der Beeinflussung der Koppeldämpfung zwischen den Lichtwellenleitern.

Die Funktion des elektrisch steuerbaren Lichtwellenleiterdämpfungsgliedes ist wie folgt.

Die beiden austauschbaren Lichtwellenleiter 1 werden mit ihren plangebrochenen Endflächen 12 ohne Schutzmantel in die V-Nut 2 des Grundkörpers 3 so eingelegt, daß ihre plangebrochenen Endflächen sich am Ort der durchgehenden Bohrung 4 über dem Koppelstift 5 frei ohne Versatz und Verkippung mit möglichst geringem Abstand gegenüber stehen. Diese Lage der Lichtwellenleiter wird dadurch fixiert, daß sie mit Schutzmantel unter mechanischer Vorspannung in die lösbaren und justierbaren Halterungen 6 eingespannt werden. Der Schutzmantel wird entsprechend derV-Nutlänge am Lichtleiterende entfernt.

An der Unterseite des U-förmig ausgebildeten Grundkörpers 3 ist eine Stufe eingearbeitet, auf der das piezoelektrische Biegeblättchen 7 mit seinen elektrischen Kontakten 8 einseitig fest eingespannt wird. Am freien Ende des piezoelektrischen Biegeblättchens ist in einer Hülse 9 höhenverstellbar der Koppelstift 5 montiert. Er bewegt, je nach Durchbiegung des piezoelektrischen Biegeblättchens 7, den in dem längeren V-Nutteil liegenden Lichtwellenleiter und erzeugt an der Koppelstelle gleichzeitig einen Versatz und eine Verkippung zwischen den beiden Lichtwellenleitern (Fig.3a).

In einer anderen Ausführungsart (Fig.3b) werden die beiden Lichtleiter an der Koppelstelle über dem Koppelstift mit geringem Abstand ohne Versatz und Verkippung wie bisher gekoppelt. Im Spalt zwischen den gekoppelten Lichtwellenleitern wird ein am Koppelstift5 befestigtes lichtundurchlässiges Blättchen 10 bewegt, welches die Transmission des Lichtes, je nach Eintauchtiefe, abschwächt.

Am Fuße des Koppelstiftes ist in der gezeigten Art und Weise ein Kippspiegel 11 montiert, über den ein äußerlich erzeugter paralleler Lichtstrahl geführt wird. Die Auslenkung des Lichtstrahles wird photoelektrisch gemessen und dient als Maß für den eingestellten Lichtdämpfungswert.

Die zur üblichen Kippspiegeleinrichtung gehörenden optischen Bauelemente, wie z. B. Lichtquelle, Photodiode, Linsen und Blenden, sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Teile (3; 5; 6) des Lichtwellenleiterdämpfungsgliedes, die durch ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten die Grunddämpfung des Dämpfungsgliedes temperaturabhängig beeinflussen, sind aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Elektrisch steuerbares Lichtwellenleiterdämpfungsglied mit elektrisch steuerbarer und meßbarer Dämpfung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem U-förmigen Grundkörper (3) eine V-Nut (2) eingearbeitet ist, in die zwei mit Steckereingängen versehene Lichtleiter (1) mit ihren plangebrochenen Endflächen in einem gewissen Abstand, zunächst ohne Versatz und Verkippung, sich gegenüberstehen, an dem Grundkörper (3) eine lösbare und justierbare Halterung (6) so angeordnet ist, daß die Lichtwellenleiterenden unter mechanischer Vorspannung in die V-Nut (2) des Grundkörpers (3) gedrückt sind, sich unter der Koppelstelle der beiden Lichtwellenleiter in der V-Nut (2) des Grundkörpers (3) eine durchgehende Bohrung (4) befindet, durch welche ein Koppelstift (5) auf eines derfreistehenden Lichtwellenleiterenden einwirkt, wogegen das andere Ende des Koppelstiftes (5) fest mit einem einseitig am Grundkörper (3) eingespannten piezoelektrischen Biegeblättchen (7) verbunden ist, mit dem Biegeblättchen (7) ferner ein Kippspiegel (11) gekoppelt ist der abhängig von der Durchbiegung des piezoelektrischen Biegeblättchens (7) einen parallelen Lichtstrahl ablenkt, dessen Auslenkung ein Maß für die Dämpfung ist und mit einem photoelektrischen Wandler bewertet werden muß.
2. Elektrisch steuerbares Lichtwellenleiterdämpfungsglied nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwischen den plangebrochenen Lichtwellenleiterenden vorhandenen Spalt mit Hilfe des Koppelstiftes (5) ein dünnes lichtundurchlässiges Blättchen (10) zu bewegen ist.
3. Elektrisch steuerbares Lichtwellenleiterdämpfungsglied nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3), die Halterung (6) und der Koppelstift (5) aus einem Werkstoff mit einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, wie z. B. Invar oder Quarzglas.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Elektrisch steuerbares Lichtwellenleiterdämpfungsglied mit elektrisch steuerbarer und meßbarer Dämpfung. Derartige Dämpfungsglieder werden bei der Lichtwellenleiter-Nachrichtenübertragung und in der Lichtwellenleiter-Kurzstreckentechnik eingesetzt.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

Zur veränderlichen Kopplung zweier Lichtwellenleiter werden zwischen die beiden Lichtwellenleiter Linsensysteme und lichtintensitätsschwächende Materialien gebracht.

Es sind bereits variable und festeingestellte Lichtwellenleiterdämpfungsglieder bekannt, die gemäß der DE-OS 2914262, und DD-WP 206237 zwischen den beiden Lichtwellenleiter Mikroskopobjektiven oder zwei Gradientenlinsen zur Aufweitung und Parallelisierung des Lichtbündels angeordnet sind. Im aufgeweiteten und parallelen Lichtbündel wird die Lichtintensitätsänderung durch teilweise lichtabsorbierende, reflektierende und streuende Materialien oder durch einstellbare Blenden vorgenommen. Dieser Aufbau ist bezüglich Montage und Justage relativ zeitaufwendig. Die Grunddämpfung solcher Dämpfungsglieder ist im Verhältnis zur Lichtwellenleiterdämpfung hoch. Eine zusätzliche lichtwellenlängenabhängige Dämpfung entsteht durch die Verwendung von lichtabsorbierenden, reflektierenden und streuenden Materialien. Weiterhin sind variable, elektrisch steuerbare Lichtwellenleiterdämpfungsglieder gemäß DD-WP 157633 bekannt, die elektromagnetisch gesteuerte Polarisatoren und Analysatoren am Ein- bzw. Ausgang des Lichtleiters benutzen. Nachteilig wirkt sich jedoch auch hier die durch die Polarisationselemente verursachte zusätzliche Grunddämpfung aus. Ferner sind einstellbare Lichtwellenleiterdämpfungsglieder gemäß DE-OS 2918528 vorgestellt worden, die ohne zusätzliche optische Bauelemente eine Lichtintensitätsänderung durch seitlichen Versatz oder einer axialen Abstandsänderung der beiden Lichtleiter an der Koppelstelle erreichen. Nachteilig wirkt sich auch hier aus, daß die mechanische Bewegung und die unlösbare Montage der Lichtwellenleiter aufwendig ist. Eine gleichzeitige Verkippung der Lichtwellenleiter an der Koppelstelle ist nicht möglich. Die Abmessungen und das Material der Lichtwellenleiterhalterung können Ursache für thermische und mechanische Instabilitäten sein. Zusätzliche Grunddämpfungsanteile können auftreten, wenn das Dämpfungsglied in Lichtwellenleiterstrecken eingefügt wird, bei denen die Lichtwellenleiter des Dämpfungsgliedes unterschiedlich bezüglich ihrer geometrischen Abmessungen und ihrer Profilfunktion zu denen der bedämpften Lichtwellenleiterstrecke sind.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, auf rationelle Art und Weise ein variables, elektrisch einstellbares Lichtwellenleiterdämpfungsglied ohne zusätzliche optische Elemente, wie z. B. Linsen und Mikroskopobjektive, herzustellen, bei dem die verwendeten Lichtwellenleiter austauschbar sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einstellbares Lichtwellenleiterdämpfungsglied so aufzubauen, daß die benutzten Lichtwellenleiter, zwischen denen eine einstellbare Kopplung möglich ist, austauschbar in einer hierfür geeigneten Vorrichtung montiert werden. Eine geringe Abhängigkeit der eingestellten Lichtdämpfung von der Umgebungstemperatur und der Lichtwellenlänge sollen durch die Art des gewählten Aufbaues des Lichtwellenleiterdämpfungsgliedes erreicht werden. Weiterhin soll es möglich sein, eine Meßeinrichtung anzubringen, mit der der eingestellte Dämpfungswert ermittelt werden kann.