DD243123A1

DD243123A1 - Anordnung zur einkopplung eines laserstrahles in eine glasfaser

Info

Publication number: DD243123A1
Application number: DD28351585A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Donnerhacke; Wolfgang Grassme
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-02-18

Abstract

Anordnung zur Einkopplung eines Laserstrahles in eine Glasfaser. Eine einfach zu handhabende, verlustarme und genaue Justierung wird dadurch realisiert, dass alle Teile der Halterung der Glasfaser zur optischen Achse rotationssymmetrisch ausgebildet sind und zwischen Fokussierlinse und Glasfaser eine um die optische Achse drehbare sowie um eine Achse senkrecht zur optischen Achse kippbare, fuer das Laserlicht durchlaessige Justierplatte angeordnet ist. Fig. 2

Description

Die Justierplatte ist in einer drehbaren Trommel 13 gelagert und wird über eine Stellschraube 10 gedreht. Eine weitere Stellschraube 11 realisiert eine horizontale Auslenkung eines mit der Platte verbundenen, mit einer Rückholfeder 12 ausgestatteten Hebels und damit eine Kippung um Kippachse 5. Die Stellschraube 11 bewegt sich in einer halbkreisförmigen Ausspannung im Gehäuse bei Drehung der Schraube 10 mit. In Fig. 3 ist der vertikale Versatz zu eines die Platte durchstoßenden Laserstrahles bei einer Neigung der Platte gegen den Strahl dargestellt. Die Divergenz der z. B. für medizinische Laser-Applikation verwendbaren Ar-Ionenlaser liegt bei Θ = 0,5mrad, der Strahlendurchmesser bei 1,5mm. Mit einer Fokussierlinse der Brennweite f = 20mm erzielt man Fokusdurchmesser d_f von

d, = f-0 = 1Opm. (1)

Der größte Winkel des Laserstrahlrandes gegen seine optische Achse liegt für f = 20 mm bei 2,15°. Bei längeren Brennweiten wird es noch günstiger, d. h. der Winkel kleiner.

Der Kerndurchmesser derfür die medizinischen Applikationen genutzten Fasern liegt bei 200...600μιη, d. h. ein geringer Astigmatismus stört die Einkopplung nicht, die Neigung der fokussierten Laserstrahlen liegen sicher innerhalb des Akzeptanzwinkels von 11,5°... 18° der gebräuchlichen Fasern.

Für kleine Neigungen ist die Strahlversetzung einer planparallelen Platte durch die Formel

r = ά · (1 - Vn) · d (2)

gegeben.

Dabei bedeuten: α = Neigung der Platte gegen den Strahl

η = Brechungsindex der Platte

d = Dicke der Platte

r = Strahlversetzung, Abstand des Fokus vom Durchstoßpunkt der Faserachse auf der Faser-Eintrittsfläche (s.Abb.3).

Mit einer Platte aus Quarzglas (n = 1,463), der Dicke d = 6mm kann man die Lage des Fokus bei Platten-Neigungwinkeln von α < 9° über die gesamte Faser-Eintrittsfläche (r < 300 μ\τ\) laufen lassen. Solche großen r-Bereiche (und damit Winkel) sind wegen der von vornherein guten feinmechanischen Justierung im allgemeinen aber nicht erforderlich.

Claims

Patentanspruch:

1. Anordnung zur Einkopplung eines Laserstrahles in eine Glasfaser, bestehend aus einem Laser, einer Fokussierlinse, einer Glasfaser sowie einer Halterung für die Glasfaser, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile der Halterung zur optischen Achse rotationssymmetrisch ausgebildet sind und zwischen Fokussierlinse und Glasfaser eine um die optische Achse drehbare sowie um eine Achse senkrecht zur optischen Achse kippbare, für das Laserlicht durchlässige Justierplatte angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierplatte planparaliel ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierplatte plankonkav ausgebildet ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einkopplung eines Laserstrahles in eine Glasfaser, bestehend aus einem Laser, einer Fokussierlinse, einer Glasfaser sowie einer Halterung für die Glasfaser.

Sie ist vorzugsweise bei der Anwendung von Lasern in der Medizin wie der Laserchirurgie und Laser-Endoskopie anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein Laserstrahl wird mittels einer Fokussierlinse auf oder in die Nähe der Eintrittsf lache der Faser abgebildet. Dabei ist es wichtig, daß der Fokus genau in die Mitte der Eintrittsfläche gebracht wird. Bei den bekannten technischen Lösungen werden zu diesem Zweck aufwendige x-y-Verschiebungen verwendet. Bei Verwendung drehbarer Glaskeile (EP 57164) treten aufgrund mehrerer optischer Grenzflächen erhöhte Verluste auf und die Justierung ist ebenfalls aufwendig und umständlich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine einfach zu handhabende, verlustarme und genaue Justierung des Laserfokus auf die Glasfaser.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Justierung unter Verwendung nur eines optischen Teils zu realisieren. Die Aufgabe wird bei einer Anordnung.gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Verwendung ausschließlich von Drehteilen garantiert bereits beim Zusammenbau eine hohe Justiergenauigkeit. Die noch verbleibende Justierung wird durch eine mehr oder weniger geneigte Justierplatte vorgenommen, die bei Bedarf zur Kompensation des durch die Schrägstellung auftretenden geringen Astigmatismus einen anderen als parallelen Querschnitt aufweisen kann. Die Justierplatte sollte zweckmäßigerweise für die verwendete Laserwellenlänge entspiegelt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, . mittels der vorgeschlagenen Justierung eine automatische Optimierung der Strahleneinkopplung durchzuführen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Die erfindungsgemäße Anordnung

Fig.2: Eine mögliche Ausführung einer dreh-und kippbaren Justierplatte

Fig. 3: Den Verlauf des Laserstrahls durch die Justierplatte

In Fig. 1 sendet ein Laser 7 einen Laserstrahl 9 entlang einer optischen Achse 8 aus. Am Laser ist eine zum Laser 7 zentrierte Fassung 1 vorgesehen. Über diese Fassung 1 ist ein Gehäuse 2 mit dem Laser verbunden, in dem eine Glasfaser 3, wiederum zentriert, gehaltert ist. Weiterhin ist im Gehäuse 2 eine zentrierte Fokussierlinse 4 vorgesehen. Eine Justierplatte 6, vorzugsweise eine planparallele Glasplatte, ist im Gehäuse 2 kipp- und drehbar so gelagert, daß die Kippachse 5 senkrecht die optische Achse durchstößt und die Drehachse mit der optischen Achse 8 übereinstimmt. Eine mögliche Ausführung der Drehung und Kippung der Justierplatte 6 zeigt Fig. 2.