DE10043985A1

DE10043985A1 - Optischer Modifizierer und Verfahren zur Herstellung hierfür

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Publication number: DE10043985A1
Application number: DE10043985A
Authority: DE
Inventors: Ingo Smaglinski
Original assignee: Cube Optics AG
Current assignee: Cube Optics AG
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-03-14
Also published as: US6832031B2; JP2004508601A; EP1316165A1; JP4888854B2; US6985658B2; EP1316165B1; US20020051303A1; WO2002021733A1; ATE366487T1; AU2001293658A1; DE50112695D1; US20040165821A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Modifizierer, bei welchem Signale einzelner oder mehrerer Wellenlängenkanäle in oder aus Sende- und/oder Empfangselementen einschließlich beispielsweise Wellenleitern ein- oder ausgekoppelt werden. Um einen optischen Modifizierer bereitzustellen, der gezielt einen oder mehrere Wellenlängenkanäle beeinflussen kann, der kostengünstig herzustellen ist, der auf engstem Raum ein möglichst verlustarmes Ein- bzw. Auskoppeln von Licht erlaubt und wobei gleichzeitig der optische Modifizierer leicht zu justieren ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens eine Koppelvorrichtung (20) mit einer gekrümmten reflektierenden Fläche (8) und ein wellenmodifizierendes Element (19) vorgesehen sind. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Modifizierers, wobei die reflektierende Fläche (8) als Teil einer Rotationsfläche mit einem Kegelschnitt als erzeugende Hüllkurve hergestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Modifizierer, z. B. zum Ein- oder Auskoppeln von Signalen einzelner oder mehrerer Wellenlängenkanäle in oder aus Wellenleitern sowie ein Verfahren zur Herstellung hierfür.

Insbesondere in der Tele- und Datenkommunikation ist es mittlerweile üblich, Informationen op tisch, das heißt z. B. über Lichtleiter, zu übertragen. Lichtleiter sind im allgemeinen dünne Fasern aus hochtransparenten optischen Materialien, die Licht in ihrer Längsrichtung durch vielfache Totalreflexion leiten. Das im allgemeinen über eine glatte Eingangsfläche eintretende Licht folgt allen Biegungen der Faser und tritt am Ende aus einer im allgemeinen ebenfalls glatten Endflä che wieder aus. Die elektrischen Signale, die übertragen werden sollen, werden nach geeigneter Modulation durch einen elektrooptischen Wandler in Lichtsignale - meist im Infrarotbereich - um gewandelt, in den Lichtwellenleiter eingekoppelt, vom Lichtwellenleiter übertragen und am Ende durch einen optoelektrischen Wandler in elektrische Signale zurückverwandelt. Um die Übertra gungsrate der Lichtwellenleiter zu erhöhen, ist es mittlerweile üblich, mehrere unterschiedliche Nachrichtensignale gleichzeitig über einen Lichtwellenleiter zu übertragen. Dazu werden die Nachrichtensignale moduliert. Für die unterschiedlichen Nachrichtensignale werden jeweils un terschiedliche Trägerfrequenzen verwendet, wobei die einzelnen diskreten Frequenzkomponen ten des gesamten übertragenen Signals oftmals auch als Kanäle bezeichnet werden. Nach der Übertragung der einzelnen Nachrichtensignale bzw. Wellenlängenkanäle über den Lichtwellen leiter müssen die einzelnen Signale getrennt und demoduliert werden.

In der Technik sind daher Vorrichtungen zum Addieren und Selektieren von wellenlängencodier ten Signalen (Licht einer spezifischen Wellenlänge oder spezifischen Wellenlängen) sogenannte Multiplexer- oder Demultiplexer Anordnungen bekannt. Solche Vorrichtungen verwenden opti sche Fasern, die eine große Informationsträgerdichte aufweisen. Zweck der Vorrichtungen ist es, aus der Vielzahl von übertragenen Informationen eine entsprechende Information bzw. einen entsprechenden Wellenlängenkanal abzutrennen. Für diese Abtrennung kommen beispielsweise Schmalbandspiegel in Frage, die bestimmte Frequenzen des Lichts nahezu ungehindert passie ren lassen, während ausgewählte Frequenzen reflektiert werden. Beim Austritt des Lichts aus der Glasfaser kommt es zwangsläufig jedoch zu einer Strahlaufweitung, die dazu führt, daß ent weder die Intensität am Abbildungspunkt, das heißt an dem Punkt, an dem das gefilterte Licht ausgewertet wird, deutlich reduziert wird, oder die Verwendung von entsprechenden Linsensy stemen, z. B. Gradientenindexlinsen (GRIN-Linsen), notwendig ist, um das Licht auf den entspre chenden Abbildungspunkt zu kollimieren.

Die Ausführungsform mit den Linsen hat jedoch den Nachteil, daß diese zum einen recht teuer sind, zum anderen eine sehr genaue Justierung notwendig ist und überdies die abbildenden Eigenschaften auch noch wellenlängenabhängig sind. Diese Justierung muß zumeist aufwendig von Hand vorgenommen werden, da der Kerndurchmesser z. B. der optischen Single-Mode-Fasern nur 9 µm beträgt. Die bekannten Multiplexer-/Demultiplexer-Anordnungen nehmen zu dem sehr viel Platz ein, was sich in entsprechend geräumigen Ausführungen der jeweiligen opti schen Komponenten niederschlägt. Ursache dafür ist neben der geometrischen Ausdehnung des Linsensystems die inhärente Eigenschaft von Glasfasern, nicht beliebig umgelenkt bzw. gebo gen werden zu können. So ist es beispielsweise nicht möglich, Glasfasern mit einem kleineren Radius als etwa 20 bis 30 mm zu biegen, da dann die Verluste zu hoch werden, weil teilweise die Bedingungen für Totalreflexionen nicht mehr erfüllt werden. Es müssen daher entsprechend große Umlenkschlaufen gelegt werden, die aber in den optischen Geräten einen nicht unerhebli chen Platz einnehmen. Es besteht daher ein Bedarf an einem optischen Modifizierer, der gezielt einen oder mehrere Wellenlängenkanäle beeinflussen kann, der kostengünstig herzustellen ist, der auf engstem Raum ein möglichst verlustarmes Ein- bzw. Auskoppeln von Licht erlaubt und wobei gleichzeitig der optische Modifizierer leicht zu justieren ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Koppelvorrichtung mit einer gekrümmten reflektierenden Fläche und ein wellenmodifizierendes Element vorgese hen sind. Unter einem wellenmodifizierenden Element wird jegliches Element verstanden, das, in den Strahlengang gestellt, einen, mehrere oder sogar sämtliche Wellenlängenkanäle des opti schen Kanals beeinflußt. Unter Beeinflussen wird beispielsweise Reflektieren, Absorbieren, Ver stärken, Abschwächen, Unterbrechen oder Polarisieren verstanden.

Die Koppelvorrichtung dient zum Ein- bzw. Auskoppeln von Signalen beispielsweise in oder aus Glasfasern. Dadurch, daß eine reflektierende Fläche vorgesehen ist, die gekrümmt ist, kann auf die Linsenoptik verzichtet werden, da die am Ende einer Glasfaser auftretende Strahlaufweitung durch die gekrümmte Fläche zumindest zum Teil kompensiert wird.

Dabei ist eine Ausführungsform besonders bevorzugt, bei der ein Schnitt durch die gekrümmte Fläche der Koppelvorrichtung in etwa einem Abschnitt einer Parabel, einer Hyperbel oder einer Ellipse entspricht. Mit anderen Worten sind alle Kurven zweiter Ordnung der Ebene, die oft auch als Kegelschnitte bezeichnet werden, abgesehen von einer Geraden als Profil für die gekrümmte Fläche besonders geeignet. Die reflektierende Fläche ist derart gekrümmt, daß sie einem Ab schnitt einer gedachten Kurve zweiter Ordnung der Ebene folgt. Diese Formen haben besonders gute abbildende Eigenschaften, so daß sie für die Verwendung in einer Koppelvorrichtung be sonders geeignet sind. So wird beispielsweise ein sich im Brennpunkt einer Ellipse aufweitender Strahl, der an der Ellipse reflektiert wird, in den anderen Brennpunkt der Ellipse abgebildet. So mit steht die gesamte an dem ersten Brennpunkt austretende Lichtmenge an dem anderen Brennpunkt nahezu punktförmig zur Verfügung. Andererseits wird ein sich im Brennpunkt einer Parabel aufweitender Strahl an der Parabel derart reflektiert, daß das reflektierte Licht im we sentlichen parallel ist. Dieses parallele Licht kann nun verwendet werden, um auf das Licht modi fizierende Element zu treffen. Dadurch, daß das Licht im wesentlichen parallel verläuft, ist ge währleistet, daß das Licht modifizierende Element nahezu ohne Verluste alle Nachrichtensignale empfängt.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß die reflektierende Fläche der Koppelvorrichtung in etwa die Form eines Abschnitts eines Rotationsparaboloiden, eines Rotati onsellipsoiden oder eines Rotationshyperboloiden hat. Mit anderen Worten folgt die reflektieren de Fläche zumindest stückweise der Außenfläche eines Rotationskörpers. Dies führt dazu, daß ein Schnitt durch die reflektierende Fläche entlang einer Schnittfläche senkrecht zur Rotations achse etwa eine Kreisabschnittsform hat, während ein Schnitt entlang einer Ebene, in der die Rotationsachse liegt, in etwa die Form eines Abschnitts einer Parabel, Hyperbel oder Ellipse aufweist. Eine solche gekrümmte reflektierende Fläche hat besonders geeignete abbildende Eigenschaften, so daß die Verluste, die durch das Aus- bzw. Einkoppeln entstehen, sehr gering sind und die Verwendung einer Kollimationsoptik nicht nötig ist.

Um besonders gute Abbildungseigenschaften zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Sende- oder Empfangselement in der Nähe eines Brennpunktes der reflektierenden Fläche an geordnet ist. Unter einem Sende- oder Empfangselement werden alle Licht verarbeitenden Sy steme verstanden, wie z. B. die Endflächen von Glasfasern und Lichtwellenleitern sowie abbil dende Systeme, wie z. B. Linsen, Gradientenindexstrukturen oder Spiegeloptiken, aber auch Licht emittierende Strukturen, wie beispielsweise LEDs oder Laser, oder Licht empfangende Strukturen, wie beispielsweise Photodioden oder elektrooptische Wandler. Die Brennpunkte der gekrümmten Flächen entsprechen den Brennpunkten der gedachten Hyperbel, Parabel oder Ellipse, der die reflektierende Fläche folgt.

So ist beispielsweise eine Parabel als die Menge der Punkte definiert, die von einem festen Punkt, dem sogenannten Brennpunkt, und einer festen Geraden, der sogenannten Leitlinie, gleich weit entfernt sind. Fällt paralleles Licht parallel zur Rotationsachse auf einen Parabolspie gel, so werden alle Lichtstrahlen in einen Punkt, den Brennpunkt, abgebildet. Daher kann der Brennpunkt auch unabhängig von der mathematischen Konstruktion ermittelt werden.

Analog dazu ist die Hyperbel als die Menge aller Punkte definiert, für die die Differenz der Ab stände von zwei gegebenen festen Punkten, den sogenannten Brennpunkten, konstant ist. Und schließlich ist die Ellipse als die Menge aller Punkte definiert, für die die Summe der Abstände von zwei gegebenen festen Punkten, den sogenannten Brennpunkten, konstant ist.

Folgt beispielsweise das Profil der gekrümmten reflektierenden Fläche der Form einer gedachten Parabel und ist das Ende eines Sendeelementes, z. B. eine Glasfaser, in der Nähe des Brenn punktes der gedachten Parabel angeordnet, so werden die von der Glasfaser ausgehenden Lichtstrahlen an der parabelförmigen gekrümmten Fläche derart reflektiert, daß die reflektierten Lichtstrahlen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

Es soll hier betont werden, daß die Koppelvorrichtung sowohl zum Ein- als auch zum Auskop peln von Licht in entsprechende Licht führende Elemente geeignet ist. So kann beispielsweise die Koppelvorrichtung mit einem Profil der gekrümmten reflektierenden Fläche in Form einer gedachten Parabel auch verwendet werden, um paralleles Licht, das auf die gekrümmte reflek tierende Fläche fällt, in den Brennpunkt abzubilden. Mit anderen Worten wird alles Licht, das im richtigen Winkel parallel auf die reflektierende Fläche fällt, in einer sich in der Nähe des Brenn punktes der gedachten Parabel befindlichen Glasfaser eingekoppelt.

Um die Justierung beispielsweise einer Glasfaser in der Nähe des Brennpunktes der gekrümm ten Fläche zu erleichtern, weist eine besonders zweckmäßige Ausführungsform mindestens ei nen Anschlag für die Justierung eines Sende- oder Empfangselements vor. Dieser Anschlag kann beispielsweise durch eine ebene Fläche verwirklicht werden, auf der der Brennpunkt der gekrümmten Fläche liegt. Dadurch muß die Glasfaser lediglich auf die ebene Fläche aufgelegt werden, um eine exakte Justierung der Glasfaser in eine Richtung zu erleichtern. Bevorzugt sind aber Ausführungsformen, bei denen der Anschlag eine Justierung zumindest in zwei Richtungen oder, besonders bevorzugt, sogar in drei Richtungen erlaubt.

Es soll an dieser Stelle betont werden, daß der mindestens eine Anschlag nicht notwendigerwei se eine ebene Fläche sein muß. Beispielsweise dann, wenn die zentrale Achse des von einem Sende- oder Empfangselement ausgehender Lichtstrahl nicht senkrecht zur Rotationsachse der gekrümmten Fläche ausgerichtet ist, kann der Anschlag mit Vorteil als Kegelmantelfläche aus gebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform der Koppelvorrichtung, bei der der An schlag einstückig mit der reflektierenden Fläche ausgebildet ist. Durch die einstückige Ausbil dung ist eine Justierung des Anschlags in Bezug auf die reflektierende Fläche nicht notwendig. Es muß vielmehr lediglich bei der Herstellung auf eine entsprechend genaue Anordnung des Anschlags geachtet werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des optischen Modifizierers sieht mindestens einen Ein- und einen Ausgang vor, wobei mindestens zwei Koppelvorrichtungen derart angeord net sind, daß elektromagnetische Wellen, die am Eingang in den optischen Modifizierer eintre ten, zunächst an der ersten Koppelvorrichtung reflektiert werden, dann das wellenmodifizierende Element passieren und schließlich an der zweiten Koppelvorrichtung zum Ausgang reflektiert werden. Diese Anordnung ist von großem Vorteil, da sie beispielsweise verwendet werden kann, um Licht aus einer Glasfaser über die erste Koppelvorrichtung auszukoppeln, mit Hilfe des wel lenmodifizierenden Elements zu modifizieren, beispielsweise einen Wellenlängenkanal auszufil tern, und mit Hilfe der zweiten Koppelvorrichtung in eine weitere Glasfaser wieder einzukoppeln. Diese Anordnung benötigt keine zusätzliche Kollimatoroptik. Durch die reflektierenden gekrümm ten Flächen wird eine optimale wellenlängenunabhängige Abbildung gewährleistet.

Die Anordnung ist daher für einen sehr breiten Wellenlängenbereich nutzbar. Überdies ist es beispielsweise möglich, zur einfachen optimalen Justierung der Glasfasern die Justierung mit einer anderen Wellenlänge, z. B. mit sichtbarem Licht, durchzuführen. Dadurch, daß der Strah lenverlauf für die justierende Person sichtbar ist, kann die Justierung leicht vorgenommen wer den. Nach erfolgter Justierung kann selbstverständlich mit dem optischen Modifizierer Licht von völlig anderen Wellenlängen reflektiert werden, ohne daß eine Neujustierung notwendig ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das wellenmodifizierende Element ein Frequenzbandspiegel ist, welcher die elektromagnetischen Wellen zumindest in einem be stimmten Frequenzintervall reflektiert. Es ist daher beispielsweise möglich, die ankommenden optischen Signale über eine erste Koppelvorrichtung auf den Frequenzbandspiegel abzubilden, der wiederum zumindest einen Teil der Wellenlängenkanäle entweder direkt auf eine weitere Glasfaser oder erst auf eine zweite Koppelvorrichtung abbildet, die wiederum für die Einkopplung des Lichts in die rückführende Glasfaser sorgt. Mit Hilfe dieser Anordnung kann ein oder mehre re Wellenlängenkanäle aus den optischen Signalen selektiert werden.

Mit Vorteil ist der Frequenzbandspiegel derart ausgestaltet, daß elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz außerhalb eines bestimmten Frequenzintervalls transmittieren. Dann kann vor zugsweise eine dritte Koppelvorrichtung vorgesehen sein, wobei das von einer ersten Glasfaser kommende Licht über eine erste Koppelvorrichtung auf den Frequenzbandspiegel abgebildet wird, der wiederum einen Teil der Wellenlängenkanäle reflektiert, während er einen anderen Teil der Wellenlängenkanäle passieren läßt, so daß die reflektierten Wellenlängenkanäle über eine zweite Koppelvorrichtung in eine erste wegführende Glasfaser eingekoppelt werden und die transmittierten Wellenlängenkanäle über eine dritte Koppelvorrichtung in eine zweite wegführen de Glasfaser eingekoppelt werden. Mit Vorteil wird ein Frequenzbandspiegel bzw. -filter verwen det, eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenband durchläßt und alle anderen Wellenlängen re flektiert.

Es versteht sich, daß alle hier beschriebenen Anordnungen immer in beide Richtungen verwen det werden können. So kann das beschriebene Beispiel mit drei Koppelvorrichtungen und dem Frequenzbandspiegel auch verwendet werden, um zwei unterschiedliche Signale unterschiedli cher Wellenlängenkanäle, die jeweils über eine getrennte Glasfaser transportiert werden, in eine gemeinsame Glasfaser einzukoppeln.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das wellenmodifizierende Element ein Filter ist. Prinzipiell kommen alle Licht filternden Elemente in Frage, besonders bevorzugt sind jedoch Graufilter, Farbfilter, Polarisationsfilter oder eine optische Diode bzw. ein optischer Isola tor.

Ein Graufilter schwächt beispielsweise alle Lichtstrahlen beliebiger Frequenz, die durch ihn hin durchlaufen, ab. Insbesondere dann, wenn die einzelnen Wellenlängenkanäle eine stark unter schiedliche Intensität aufweisen, kann die Verwendung eines Graufilters nach einem Demultiple xer von Vorteil sein, um diejenigen Wellenlängenkanäle hoher Intensität etwas abzuschwächen.

Ein Farbfilter ist in der Lage, Lichtstrahlen einer bestimmten Frequenz oder bestimmten Fre quenzen zu filtern bzw. auszulöschen.

Ein Polarisationsfilter erlaubt nur Lichtstrahlen in einer bestimmten Polarisationsebene zu pas sieren.

Eine optische Diode läßt Lichtstrahlen lediglich in einer Richtung passieren, während sie in der anderen Richtung keine Lichtstrahlen passieren läßt. Eine optische Diode kann beispielsweise durch zwei Polarisationsfilter verwirklicht werden, deren Polarisationsfilterebenen z. B. etwa um 45° verkippt sind und zwischen denen sich ein in Strahlrichtung magnetisiertes Medium (magne tooptisches Medium) befindet. Durchläuft der Lichtstrahl das entsprechend magnetisierte Medi um, so kommt es zu einer Drehung der Polarisationsebene des Lichts aufgrund des Faraday- Effektes beispielsweise um etwa 45°. Da die Drehrichtung mit dem Vorzeichen der Magnetisie rung wechselt, aber unabhängig von der Fortpflanzungsrichtung des Lichts ist, stellt die Anord nung ein nicht reziprokes Bauelement dar, das in der einen Richtung keinerlei Licht passieren läßt, da dann die Polarisationsebene des durch den ersten Polarisationsfilter hindurchtretende Licht beim Auftreffen auf den zweiten Polarisationsfilter senkrecht zur Polarisationsebene des zweiten Filters steht, während in der anderen Richtung Licht transmittieren kann, da durch das magnetisierte Medium, die Verkippung der beiden Polarisationsebenen der beiden Filter gerade aufgehoben wird.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das wellenmodifizierende Element ein Schalter, vorzugsweise ein Ein-/Ausschalter, ein Reflexions-/Transmissionsschalter oder ein Selektionsschalter ist. Ein Ein-/Ausschalter dient dazu, einen oder mehrere Wellenlängenkanäle wahlweise transmittieren zu lassen oder nicht. Ein Reflexions-/Transmissionsschalter dient dazu, einen oder mehrere Wellenlängenkanäle wahlweise transmittieren oder reflektieren zu lassen. Schließlich dient ein Selektionsschalter dazu, einen oder mehrere Wellenlängenkanäle wahlwei se in die eine oder andere Richtung zu leiten. Der Selektionsschalter kann beispielsweise durch ein Prisma verwirklicht werden, daß bei Bedarf in den Strahlengang eingeschoben wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Modifl zierers. Es ist daher ebenfalls die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfü gung zu stellen, das die Herstellung eines optischen Modifizierers kostengünstig und vor allem mit hoher Genauigkeit erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Koppelvorrichtung des optischen Modifizierers zumindest entlang eines Abschnittes als Rotationskörper gefertigt wird, der im Pro fil einem Kegelschnitt folgt. Dies hat den Vorteil, daß die gekrümmte Fläche z. B. mittels Drehen oder Fräsen, vorzugsweise aus Vollmaterial, hergestellt werden kann. Durch das Drehen oder Fräsen ist eine hochgenaue Ausbildung der reflektierenden Fläche möglich. Es versteht sich, daß die gekrümmte Fläche auch durch kleine, ebene Flächen angenähert werden kann, die sich facettenartig aneinanderfügen.

Das Material aus dem die Koppelvorrichtung des optischen Modifizierers hergestellt wird kann nahezu beliebig sein. Besonders bevorzugt kommt hier Kupfer oder Glas gegebenenfalls auch Silizium oder ein anderes Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringem thermischen Aus dehnungskoeffizienten zur Anwendung.

Auch wenn das Material vorzugsweise so gewählt wird, daß es im Bereich der reflektierenden Fläche für den gewünschten Wellenbereich zur Reflexion kommt, so ist es aber selbstverständ lich auch möglich, die Koppelvorrichtung aus einem transparenten Material zu fertigen und in dem reflektierenden Bereich eine reflektierende Schicht, z. B. eine Metallschicht, aufzudampfen. Je nach Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, wenn die reflektierende Fläche beschichtet und/oder poliert wird.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß in der gleichen Einspannung, in der die reflektierende Fläche (bzw. deren Negativform oder Ursprungsform) gedreht wird, eine Anschlagfläche senkrecht zur Rotationsachse der reflektierenden Fläche abgedreht wird. Diese Anschlagfläche dient zur Justierung des Sende- oder Empfangselements in der Nähe eines Brennpunkts. Auch hier ist die Ausführung von reflektierender Fläche und Anschlagfläche nicht nur zeitsparend, sondern führt ebenso zu einer hochgenauen relativen Positionierung der An schlagfläche in Bezug auf die reflektierende Fläche. Die Genauigkeit der Koppelvorrichtung wird daher im wesentlichen von der Güte des Drehwerkzeugs und der Positioniervorrichtung der Drehmaschine bestimmt. Die im allgemeinen manuelle Justierung des Drehwerkzeuges im Werkzeughalter und des Werkstücks im Werkstückhalter muß hingegen nicht exakt erfolgen, da es bei der Herstellung der Koppelvorrichtung nicht auf die absolute Genauigkeit, sondern ledig lich auf die exakte Positionierung der Anschlagfläche relativ zu der reflektierenden Fläche an kommt.

Für manche Anwendungsfälle, insbesondere für die Herstellung von hohen Stückzahlen, kann es von Vorteil sein, wenn eine Negativform des Dreh- oder Frästeils angefertigt wird und die Kop pelvorrichtung durch anschließendes Abformen hergestellt wird. Dies hat zum einen den Vorteil, daß das zeitaufwendige Dreh- oder Fräsverfahren nur einmal durchgeführt werden muß. Danach kann mit Hilfe der Form eine im Prinzip beliebig große Anzahl von Koppelvorrichtungen herge stellt werden. Zum anderen hat das Abformen den Vorteil, daß die Materialwahl zur Herstellung der Koppelvorrichtung deutlich erhöht wird. So muß durch die Abformtechnik nicht mehr Rück sicht auf das Drehverfahren genommen werden. Es ist beispielsweise möglich, die Koppelvor richtung beispielsweise aus Kunststoff oder Glas mittels Spritzgießen, Heißprägen, Heißpressen oder Gießen zu fertigen.

Vorzugsweise wird die Negativform direkt als Dreh- oder Frästeil hergestellt.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß vor dem Abformen an der Nega tivform ein Bereich abgestochen wird, so daß das abgeformte Positiv zumindest einen weiteren Anschlag aufweist. Dadurch, daß der mindestens eine weitere Anschlag an der Negativform ausgebildet wird, ist die Herstellung des mindestens einen weiteren Anschlags vereinfacht. Woll te man den weiteren Anschlag bereits an dem Dreh- oder Frästeil anbringen, so müßte dies auf geschweißt oder angeschraubt werden, da durch das Anfertigen des ersten Anschlags mittels Drehen oder Fräsen notwendigerweise alles Material, das für die weiteren Anschläge dienen könnte, weggenommen wird.

Es versteht sich, daß beispielsweise bei der Ausführungsform mit ellipsenförmiger reflektieren den Fläche auch Anschläge in der Nähe beider Brennpunkte vorgesehen werden können.

Für die Fälle in denen mehrer Koppelvorrichtungen nebeneinander angeordnet werden sollen, wird mit Vorteil ein gemeinsames Formteil hergestellt, das mehrere bereits zueinander ausge richtete Koppelvorrichtungen aufweist. Durch das einmalige Herstellen eines Formwerkzeuges, das bereits mehrere (zumindest zwei) zueinander ausgerichtete Formwerkzeuge für Koppelvor richtungen umfaßt, kann der optische Modifizierer kostengünstig in großer Stückzahl angefertigt werden.

Vorzugsweise werden zwei Formteile hergestellt, die jeweils mindestens zwei Koppelvorrichtun gen beinhalten und die lediglich im richtigen Abstand zueinander und zu mindestens einem wel lenmodifizierenden Element angeordnet werden müssen.

Mit Vorteil wird der Abstand der beiden Formteile zueinander dadurch festgelegt, daß Abstands halter vorzugsweise einstückig an den Formteilen angeordnet werden.

Besonders bevorzugt werden zwei Formteile mit Abstandshaltern an zwei gegenüberliegenden Seiten einer Platte angeordnet. Die Platte ist für den zu übertragenden Wellenlängenbereich transparent. Die Ausführungsform mit der Platte hat zudem den Vorteil, daß zumindest ein wel lenmodifizierendes Element auf der Platte angeordnet werden kann.

Die Formteile mit Abstandshaltern und integrierten Koppelvorrichtungen können sehr kostengün stig in großen Stückzahlen hergestellt werden. Die Platte, beispielsweise eine Glasplatte, ist ebenfalls preisgünstig. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist eine passive Justierung des optischen Modifizierers möglich, d. h. die einzelnen Teile werden lediglich zusammengesetzt und die Sende- und Empfangselemente mit Hilfe der Anschläge angeordnet. Eine manuellen Justie rung in Abhängigkeit von der übertragenen Intensität des optischen Modifizierers, wie sie bei bekannten Modifizierern gehandhabt wird, ist nicht notwendig.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der dazu gehörigen Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1a-d eine erste Ausführungsform der Koppelvorrichtung, wie sie in dem erfindungsge mäßen optischen Modifizierer verwendet wird, in einer schematischen Ansicht, einer Schnittansicht, einer Draufsicht sowie einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 2a-d eine zweite Ausführungsform der Koppelvorrichtung in einer schematischen An sicht, einer Schnittansicht, einer Draufsicht sowie einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3a-d eine dritte Ausführungsform der Koppelvorrichtung in einer schematischen An sicht, einer Schnittansicht, einer Draufsicht sowie einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 4a und b eine vierte Ausführungsform der Koppelvorrichtung in zwei perspektivischen Ansichten,

Fig. 5a-d eine fünfte Ausführungsform der Koppelvorrichtung in einer schematischen An sicht, einer Schnittansicht sowie zwei perspektivischen Ansichten,

Fig. 6 eine erste Ausführungsform des optischen Modifizierers,

Fig. 7 bis 14 weitere Ausführungsformen des optischen Modifizierers und

Fig. 15 bis 21 mehrere Ansichten einer besonders kompakten Ausführungsform.

Zunächst soll die Koppelvorrichtung erläutert werden, die in dem erfindungsgemäßen optischen Modifizierer verwendet wird. In den Fig. 1a bis 1d ist daher eine erste Ausführungsform der eflndungsgemäßen Koppelvorrichtung dargestellt. Zunächst ist in Fig. 1a schematisch das Umleitprinzip demonstriert. Eine reflektierende Fläche 2 folgt im Profil der Form einer Parabel 5. Senkrecht zur Ebene der Parabel 5 ist die Krümmung der Fläche 2 kreisförmig, da sie den Aus schnitt der Oberfläche eines Rotationskörpers bildet. Im Brennpunkt B der Parabel erweitert sich ein Lichtstrahl 3, der auf die reflektierende Fläche 2 auftritt, und als reflektierter Strahl 4 die Kop pelvorrichtung verläßt. Deutlich wird, daß die von dem Brennpunkt B ausgehenden Strahlen durch die Koppelvorrichtung ins Unendliche abgebildet werden. Bei der hier gezeigten Anord nung beträgt der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl 3 und dem ausfallenden Licht strahl 4 etwa 90°. In den Fig. 1b und 1c sind ein Schnitt durch die erste Ausführungsform bzw. eine Seitenansicht gezeigt. Die Koppelvorrichtung besteht aus einem Grundkörper 1, der eine reflektierende Fläche 2 aufweist. Des weiteren ist eine Anschlagfläche 7 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Glasfaser dient. Wird die Glasfaser 9 derart auf die Anschlagfläche 7 gelegt, daß sie in der Symmetrieachse der Parabel 5 endet, so liegt, geeignete Anordnung der An schlagfläche 7 vorausgesetzt, die Faserendfläche der Faser 9 in etwa im Brennpunkt B.

In Fig. 1d ist eine perspektivische Ansicht der Koppelvorrichtung zu sehen. Zu erkennen ist, daß die reflektierende Fläche 2 der Form eines Rotationsparaboloiden folgt. Durch die hier ge zeigte Koppelvorrichtung kann Licht, das durch die Glasfaser 9 am Ende der Glasfaser divergent austritt, an der reflektierenden Fläche 2 um etwa 90° umgelenkt werden und verläuft dann nahe zu parallel. Es versteht sich, daß die parallelen Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahls 4 umso besser sind, je genauer die Faserendfläche der Glasfaser 9 im Brennpunkt B angeordnet ist. Um eine möglichst gute Positionierung ohne aufwendige Justierarbeiten zu ermöglichen, ist eine Anschlagfläche 7 vorgesehen, die derart angeordnet ist, daß die Faserendfläche der Glas faser 9 im auf die Anschlagfläche 7 aufgelegten Zustand exakt in Höhe des Brennpunkts B liegt. Durch Verschieben der Glasfaser 9 auf der Anschlagfläche 7 muß die Faserendfläche lediglich so positioniert werden, daß sie in etwa auf der Rotationsachse 6 des Rotationsparaboloiden der reflektierenden Fläche 2 liegt. Wie in den Fig. 2a bis 2d dargestellten Ausführungsform zu sehen ist, muß der von der Glasfaser 9 ausgehende divergente Lichtstrahl 3 nicht unbedingt senkrecht zu der Rotationsachse 6 verlaufen, sondern kann beispielsweise auch verkippt sein. Wesentlich ist lediglich, daß der divergierende Lichtstrahl in etwa vom Brennpunkt B der Parabel ausgeht. Es ist unerheblich, wo der Auftreffpunkt 2 des zu reflektierenden Strahls 3 an der reflek tierenden Fläche 8 auftritt.

Um das Verständnis des optischen Modifizierers zu erleichtern, soll an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß bei allen gezeigten Ausführungsformen der Strahlengang auch umgekehrt verlaufen kann. So ist es beispielsweise möglich, Licht in eine in der Nähe des Brennpunkts angeordnete Endfläche der Glasfaser 9 einzukoppeln, das parallel zu der Rotati onsachse 6 auf die reflektierende Fläche 8 trifft.

In den Fig. 3a bis d ist eine dritte Ausführungsform der Koppelvorrichtung dargestellt. Wie in der schematischen Skizze von Fig. 3a deutlich wird, folgt hier die reflektierende Fläche 2 der Form einer Ellipse 10. Dies hat zur Folge, daß Licht, das von dem einen Brennpunkt B der Ellip se divergierend auf die reflektierende Fläche 2 fällt, in den anderen Brennpunkt B abgebildet wird. Diese Ausführungsform ist dadurch besonders geeignet, um Licht von einem Glasfaseren de in das Ende einer anderen Glasfaser einzukoppeln. Dabei müssen lediglich die (polierten) Endflächen der jeweiligen Glasfaser in den Brennpunkten B der Ellipse angeordnet sein.

Wie bereits ausgeführt, ist eine Anschlagfläche 7 für die exakte Positionierung der Glasfaser in Richtung der Rotationsachse 6 vorgesehen. Wie in den Fig. 4a und 4b durch den Pfeil ange deutet ist, muß die Glasfaser 9 lediglich auf die Anschlagfläche 7 aufgelegt werden, um eine Justierung der Glasfaser in Richtung der Rotationsachse 6 zu erhalten. In der in den Fig. 4a und b gezeigten Ausführungsform ist ein weiterer Anschlag 12 vorgesehen, der eine Justierung der Faser in Richtung einer Linie erlaubt, die senkrecht zu der Faserachse und senkrecht zu der Rotationsachse 6 verläuft. Durch die Anschlagfläche 12 ist die Justierung noch einmal deutlich vereinfacht worden. Eine aufwendige Justierung ist nicht notwendig, da die Glasfaser 9 lediglich auf die beiden Anschlagflächen 7, 12 gelegt werden muß. Eine Justierung bzw. Positionierung erfolgt nur noch in Richtung der Faserachse. Diese Justierung kann beispielsweise mit Hilfe ei ner optischen Markierung auf dem Grundkörper 1 erfolgen. Da der erfindungsgemäße optische Modifizierer wellenlängenunabhängig ist, kann die Justierung auch in den Fällen, in denen eine Signalübertragung mit nicht sichtbarem Licht geplant ist, mit sichtbarem Licht vorgenommen werden. Der Strahlverlauf kann dann von der justierenden Person mit den Augen verfolgt werden und eine Einstellung ist leicht möglich. Wird die Koppelvorrichtung dann mit Licht anderer Wel lenlänge in Betrieb genommen, so ist keine Nachjustierung notwendig. Bei den bekannten Koppelanordnungen mit zwei GRIN-Linsen und einem Spiegel muß hingegen die Justierung notwendigerweise auf die Wellenlänge abgestimmt werden, so daß im allgemeinen eine Justie rung mit dem Auge nicht möglich ist.

Selbstverständlich ist es auch möglich, einen dritten Anschlag vorzusehen, der sich beispiels weise in etwa senkrecht zu der zweiten Anschlagfläche 12 erstreckt und z. B. eine Art Nase bil det, so daß zur exakten Positionierung die Glasfaser 9 zunächst mit den Anschlagflächen 7 und 12 in Kontakt gebracht wird und dann die Glasfaser 9 in Richtung der reflektierenden Fläche 8 bewegt wird, bis die Glasfaserendfläche an die dritte Anschlagfläche trifft, die die Form einer flachen Stufe hat. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Anschlag, sofern er nicht transparent ausgebildet ist, nicht den Licht leitenden Kern der Faserendfläche verdecken darf.

In den Fig. 5a bis d ist eine fünfte Ausführungsform gezeigt, bei der die Reflexion innerhalb eines transparenten Grundkörpers 1 aufgrund von Totalreflexion am Übergang vom optisch dickeren in das optisch dünnere Medium erfolgt. Das Reflexionsprinzip ist schematisch in Fig. 5a dargestellt und entspricht im wesentlichen der Fig. 3a. Das aus der Faserendfläche der Glasfa ser 9 austretende Licht tritt am Brennpunkt B in den transparenten Grundkörper 1 ein. Das Licht verläuft innerhalb des Grundkörpers 1, bis es auf die gekrümmte Außenfläche 2 trifft. Aufgrund des Übergangs zwischen dem optisch dichteren zu dem optisch dünneren Medium kommt es hier zur Totalreflexion. Der reflektierte Lichtstrahl tritt schließlich unter einem Winkel aus dem Grundkörper 1 aus, bei dem keine Totalreflexion stattfindet.

Auch bei dieser Ausführungsform wird das an dem einen Brennpunkt B aus der Glasfaser 9 aus tretende Licht in den anderen Brennpunkt B abgebildet. Deutlich zu erkennen ist, daß auch hier mehrere Anschläge vorhanden sind. So ist beispielsweise die Anschlagfläche 7 dafür vorgese hen, der Glasfaser 9 als Positionierungsanschlag in Richtung der Rotationsachse 6 zu dienen. In Richtung der Faserachse ist ein Anschlag 13 vorgesehen.

In Fig. 6 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Modifizierers ge zeigt. Deutlich zu erkennen sind zwei Koppelvorrichtungen 20, wie sie in Verbindung mit den vorhergehenden Figuren beschrieben wurden, in deren Brennpunkt sich jeweils die Faserendflä che einer Glasfaser 9 befindet. Die reflektierende Fläche 8 der Koppelvorrichtung 20 hat hier im Profil die Form einer Parabel, so daß das von einem Brennpunkt B sich strahlenförmig aufweitende Licht von der Koppelvorrichtung 20 derart reflektiert wird, daß es im wesentlichen parallel verläuft. Die beiden Koppelvorrichtungen sind derart angeordnet, daß Licht, das von der einen Glasfaser 9 ausgeht, zunächst an der einen Koppelvorrichtung 20 reflektiert wird und dann als paralleler Lichtstrahl auf die zweite Koppelvorrichtung 20 trifft, die den Lichtstrahl direkt auf die Faserendfläche der zweiten Glasfaser 9 abbildet. Durch die Anordnung der beiden Koppelvor richtungen 20 wird alles Licht, das aus der einen Glasfaser 9 austritt, auf die Faserendfläche der anderen Glasfaser 9 abgebildet und umgekehrt. Schematisch ist ein wellenmodifizierendes Ele ment 19 angeordnet, das im Prinzip jede beliebige Form haben kann und in den Strahlengang gebracht wird. Durch gezieltes Anordnen von einem oder mehreren wellenmodifizierenden Ele menten in dem Strahlengang kann das übertragene Signal, z. B. durch Abschattung, modifiziert werden.

In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform des optischen Modifizierers gezeigt. Das wellenmodi fizierende Element 19 ist hier eine im wesentlichen ebene Struktur, die Teile des Lichts oder das gesamte Licht reflektieren kann, während Teile des Lichts transmittieren können (z. B. ein Schmalbandfilter). Mit dieser Anordnung ist es beispielsweise möglich, von einer Glasfaser, die Informationssignale auf mehreren Wellenlängenkanälen trägt, einen oder mehrere Wellenlän genkanäle auszuwählen, die in die andere Glasfaser eingekoppelt werden.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform eines optischen Modifizierers gezeigt, der hier eine einfache Ausführungsform eines Multiplexers/Demultiplexers ist. Hier sind drei Koppelvorrichtun gen 20 und ein wellenmodifizierendes Element 19 angeordnet. Werden beispielsweise von der Koppelvorrichtung links unten in Fig. 8 Informationssignale mit zwei Wellenlängen, das heißt auf zwei Wellenlängenkanälen übertragen, so sorgt das wellenmodifizierende Element 19 dafür, daß ein Wellenlängenkanal, das heißt eine Frequenz transmittieren kann, so daß dieser Wellen längenkanal an der oberen Koppelvorrichtung 20 in eine entsprechend bereitgestellte Glasfaser eingekoppelt wird und der andere Wellenlängenkanal an dem wellenmodifizierten Element 19 reflektiert wird, so daß dieser über die Koppelvorrichtung rechts unten in eine andere Glasfaser eingekoppelt wird.

Es versteht sich, daß bei allen Ausführungsformen an der Koppelvorrichtung 20 nicht unbedingt Glasfasern angeordnet sein müssen, sondern beispielsweise auch optisch-elektrische Wandler, die die optischen Informationssignale in elektrische Signale umwandeln, vorhanden sein können.

Die Ausführungsform der Fig. 8 kann nicht nur als Demultiplexer, sondern auch als Multiplexer verwendet werden. Stehen beispielsweise zwei verschiedene Informationssignale unterschiedli cher Wellenlängenkanäle auf zwei verschiedenen Glasfasern zur Verfügung, so kann der eine Wellenlängenkanal über die Koppelvorrichtung rechts unten und der andere Wellenlängenkanal über die Koppelvorrichtung oben in Fig. 8 eingekoppelt werden. Während der eine Wellenlän genkanal zu der Koppelvorrichtung links unten in Fig. 8 direkt übertragen wird, wobei er das wellenmodifizierende Element 19 passiert, wird der andere Wellenlängenkanal an dem wellen modifizierenden Element 19 reflektiert und an die Koppelvorrichtung links unten in Fig. 8 über tragen.

In den Fig. 9 und 10 ist beispielhaft in einer Seitenansicht und einer Schnittansicht eine et was kompliziertere Ausführungsform eines Multiplexers/Demultiplexers gezeigt. Diese Ausfüh rungsform hat sechs Koppelvorrichtungen 20 und vier wellenmodifizierende Elemente. Anhand dieser Ausführungsform soll lediglich die Funktionsweise als Demultiplexer erläutert werden, wobei die Multiplexerfunktion sich bei einem umgekehrten Strahlenverlauf ergibt.

Trägt beispielsweise eine Glasfaser Informationssignale von fünf verschiedenen Wellenlängen kanälen mit den Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃, λ₄ und λ₅ und wird das Licht in dieser Glasfaser über die Koppelvorrichtung 20 links unten in Fig. 10 in den Demultiplexer eingekoppelt, so wird das Licht parallelisiert und trifft dann auf das wellenmodifizierende Element 19 links oben in Fig. 10. Die ses wellenmodifizierende Element 19 ist derart ausgestaltet, daß es lediglich einen Wellenlän genkanal, das heißt Licht mit der Wellenlänge λ₁, passieren läßt, während alle anderen Wellen fängen reflektiert werden. Dies führt dazu, daß an der Koppelvorrichtung links oben in Fig. 10 lediglich ein Kanal, das heißt Informationssignale der Wellenlänge λ₁ empfangen werden. Das von dem wellenmodifizierten Element 19 links oben in Fig. 10 reflektierte Signal beinhaltet nun nur noch Signale mit den Wellenlängen λ₂, λ₃, λ₄ und λ₅. Dieses reduzierte Signal trifft auf das wellenmodifizierte Element links unten in Fig. 10. Dieses wellenmodifizierende Element 19 ist derart ausgeführt, daß lediglich Informationssignale mit der Wellenlänge λ₂ durchgelassen wer den, während alle anderen Wellenlängen, das heißt die Wellenlängen λ₃, λ₄ und λ₅ reflektiert werden. Dieses Prinzip setzt sich bei den beiden weiteren wellenmodifizierenden Elementen 19 fort, so daß die fünf Wellenlängenkanäle, die ursprünglich über eine einzige Glasfaser übertra gen wurden, durch die Demultiplexer-Anordnung auf fünf verschiedene Glasfasern aufgetrennt werden.

In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Multiplexers/Demultiplexers gezeigt. Die Ver wendung der Koppelvorrichtungen 20 hat zusätzlich den Vorteil, daß die gesamte Anordnung sehr kompakt ist und das Licht bzw. die Glasfasern in nahezu jeder beliebigen Orientierung aus dem optischen Modifizierer herausgeführt werden können. An dieser Stelle soll noch einmal be tont werden, daß alle Ausführungsformen auch mit umgekehrten Strahlenverlauf verwendet wer den können. Selbstverständlich sind aber auch bidirektionale Anwendungen möglich. So können mit einer Anordnung, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist, beispielsweise Signale mit der Wellenlänge λ₁ = 1,31 µm über die Koppelvorrichtung rechts oben in Fig. 11 in die Glasfaser links unten ein gekoppelt werden. Gleichzeitig können beispielsweise Informationen der Wellenlänge λ₂ = 1,55 µm von der Glasfaser links unten über die Koppelvorrichtung rechts unten empfangen werden.

In der in Fig. 11 gezeigten Anordnung sind alle Glasfasern parallel und in einer Ebene, der Bildebene, angeordnet. Denkbar ist daher eine Anordnung, bei der von der einen Seite mittels eines Steckers eine oder mehrere Glasfasern, die mehrere Wellenlängenkanäle übertragen, an den optischen Modifizierer herangeführt werden und parallel dazu an der anderen Seite bei spielsweise in Form eines Steckers mehrere Glasfasern zur Verfügung gestellt werden, die zur Aufnahme der einzelnen Wellenlängenkanäle vorgesehen sind.

In Fig. 12 ist schließlich eine weitere Anordnung des eflndungsgemäßen optischen Modifizie rers gezeigt, bei der das wellenmodifizierende Element ein Schalter ist. Dieser Schalter 19 kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß er bei Bedarf in den Strahlengang eingeschoben oder herausgezogen wird. Bei der gezeigten Ausführungsform wird deutlich, daß hier die Koppelvor richtungen eine gekrümmte Fläche haben, deren Profil im wesentlichen einer Ellipse folgt, so daß die von den Koppelvorrichtungen ausgehenden Strahlen nicht parallel abgebildet werden, sondern in den Brennpunkt der gekrümmten Flächen. Der Schalter 19 ist im Brennpunkt 19 an geordnet. Bei dieser 2 × 2 Schalteranordnung mit Fokuspunkt muß die Anordnung der Koppel vorrichtungen zueinander sehr exakt erfolgen. Die in Fig. 13 gezeigte Ausführungsform einer 2 × 2 Schalteranordnung ohne Fokuspunkt stellt nur geringere Anforderungen an die exakte relati ve Anordnung der Koppelvorrichtungen zueinander. Die 2 × 2 Schalteranordnung mit Fokuspunkt hat jedoch den Vorteil, daß hier eine nicht ganz exakte Positionierung des Aktuators, d. h. des schaltenden wellenmodifizierenden Elements, in Kauf genommen werden kann, während bei der 2 × 2 Schalteranordnung ohne Fokuspunkt eine nicht exakte Anordnung des Aktuators die Inten sität des Informationssignals schwächen kann.

Beispielhaft ist in Fig. 14 eine weitere Ausführungsform des optischen Modifizierers dargestellt, der insgesamt 16 Koppelvorrichtungen 20 und 16 wellenmodifizierende Elemente 19 umfaßt. Deutlich wird, daß durch den erfindungsgemäßen optischen Modifizierer auf engstem Raum eine Vielzahl von Kanälen verschiedener oder gleicher Wellenlänge beliebig geschaltet werden kön nen. Insbesondere durch die Verwendung der speziellen Koppelvorrichtungen in dem optischen Modifizierer ist es nun möglich, auf engstem Raum den Lichtweg durch Reflexion um einen Win kel abzulenken. Dies führt, insbesondere in der optischen Tele- und Datenkommunikation zu einer wesentlich kompakteren Bauform der verwendeten Geräte.

Die Fig. 15 bis 21 zeigen den Aufbau eines Multiplexers/Demultiplexers. Der Multiple xer/Demultiplexer entspricht der in Fig. 10 schematisch dargestellten Ausführungsform. We sentliches Element ist der in Fig. 15 gezeigte Tragkörper 21 mit drei Koppelvorrichtungen 20. Bei der gezeigten Ausführungsform bilden Tragkörper 21 und die Koppelvorrichtungen 20 zu sammen ein Formteil. Mit anderen Worten sind Tragkörper 21 und Koppelvorrichtungen einstückig ausgebildet.

Die Koppelvorrichtungen 20 weisen zwei Anschlagflächen auf, die zur Aufnahme beispielsweise einer Glasfaser 9 dienen, wie in Fig. 16 dargestellt.

In Fig. 17 ist in einer Explosionsdarstellung der Multiplexer/Demultiplexer gezeigt. Er besteht aus zwei Tragkörpern 21 mit Koppelvorrichtungen 20, vier wellenmodifizierenden Elementen 19, die hier als Frequenzbandspiegel ausgebildet sind, und einer Glasplatte 22.

Die Fig. 18 und 20 zeigen den zusammengesetzten Multiplexer/Demultiplexer in einer Sei tenansicht und einer perspektivischen Ansicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Glas platte 22 eine Dicke von etwa 5 mm und die Tragkörper 21 weisen eine Höhe von etwa 2 mm auf, so daß sich eine Gesamthöhe bzw. Gesamtdicke des Multiplexer/Demultiplexer von etwa 9 bis 10 mm ergibt.

In den Fig. 19 und 21 ist zu Zwecken der Übersichtlichkeit die Glasplatte 22 nicht einge zeichnet worden. Zur Verdeutlichung ist der Strahlenverlauf 4 angedeutet. Die beiden Tragkörper 21 besitzen jeweils vier Abstandhalter 23, die sich in Form von Füßen vom Tragkörper hinweg erstrecken. Durch die Länge der Abstandhalter 23, die in der gezeigten Ausführungsform ein stückig mit den Tragkörpern 21 ausgebildet sind, wird der Abstand zwischen Koppelvorrichtung und Glasplatte 22 bestimmt. Wird die gezeigte Ausführungsform hinreichend genau gefertigt, was beispielsweise in der Ausgestaltung als Formteil zu erreichen ist, kann der Multiple xer/Demultiplexer sehr leicht zusammengesetzt werden und "passiv" justiert werden. Nach der Herstellung der beiden Tragkörper 21 mit den Koppelvorrichtungen 20 werden diese von zwei entgegengesetzten Seiten auf eine Glasscheibe 22 aufgesetzt. Die wellenmodifizierenden Ele mente 19 werden lediglich auf die Glasplatte aufgelegt und gegebenenfalls, z. B. mit Hilfe eines Klebstoffes, fixiert. Die Abstandhalter 23 der Tragkörper 21 stellen den korrekten Abstand der Koppelvorrichtungen und in Bezug auf die wellenmodifizierenden Elemente sicher. Die Koppel vorrichtungen 20 auf den Tragkörpern 21 sind bereits im richtigen Winkel ausgebildet. Nach Ju stierung der Sende- und Empfangselemente beispielsweise der Glasfasern 9 mit Hilfe der An schlagsflächen ist der Multiplexer/Demultiplexer bereits justiert. Eine aufwendige "aktive" Justie rung bei der die Lage der wellenmodifizierenden Elemente in Bezug auf die Koppelvorrichtungen oder der Lage der Koppelvorrichtungen zueinander eingestellt werden muß, ist nicht notwendig, kann jedoch bei Bedarf erfolgen.

Im Gegensatz zu Linsensystemen zeigt die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung keinerlei Ab bildungsfehler. Überdies wird nur eine optische Oberfläche benötigt, so daß die Fertigung ko stengünstiger wird und gleichzeitig die sonst umgängliche Toleranzaddition vermieden wird.

Dadurch, daß im Gegensatz zu üblichen Umlenkverfahren mit GRIN-Linsen kein Material im Strahlengang der Koppelvorrichtung erforderlich ist, ist der Absorptionsverlust deutlich geringer.

Die Koppelvorrichtungen können so gefertigt werden, daß sie in jeder Richtung nicht größer als 5 mm oder weniger betragen. Daher ist beispielsweise eine komplexe Anordnung, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist, auf einer Fläche von 2 × 2 cm leicht zu verwirklichen.

Bezugszeichen

1

Grundkörper

2

reflektierende Fläche

3

einfallender Lichtstrahl

4

reflektierter Strahl

5

Parabel

6

Rotationsachse

7

Anschlagfläche

8

reflektierende Fläche

9

Glasfaser, Sende- oder Empfangselement

10

Ellipse

11

Sende- oder Empfangselement

12

Anschlagfläche

13

Anschlag

19

wellenmodifizierendes Element

20

Koppelvorrichtung

21

Tragkörper

22

Glasplatte

23

Abstandshalter
B Brennpunkt

Claims

1. Optischer Modifizierer bei welchem Signale einzelner oder mehrerer Wellenlängenkanäle in oder aus Sende- und/oder Empfangselementen einschließlich beispielsweise Wellen leitern ein- oder ausgekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Koppelvorrichtung (20) mit einer gekrümmten reflektierenden Fläche (8) und ein wellen modifizierendes Element (19) vorgesehen sind.

2. Optischer Modifizierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelvor richtung (20) derart ausgebildet ist, daß ein Schnitt durch die gekrümmte Fläche (8) in etwa einem Abschnitt einer Parabel (5), Hyperbel oder Ellipse (10) entspricht.

3. Optischer Modifizierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kop pelvorrichtung (20) derart ausgebildet ist, daß die reflektierende Fläche (8) in etwa die Form eines Abschnitts eines Rotationsparaboloiden (5), Rotationsellipsoiden (10) oder Rotationshyperboloiden hat.

4. Optischer Modifizierer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sende- oder Empfangselement vorgesehen ist, das elektromagnetische Wellen (3, 4) auf die reflektierende Fläche (8) der Koppelvorrichtung (20) sendet oder elektromagnetische Wellen (3, 4) von der reflektierenden Fläche (8) der Koppelvorrich tung empfängt.

5. Optischer Modifizierer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Sende- oder Empfangselement (9, 11) in der Nähe eines Brennpunktes (B) der reflektie renden Fläche (8) der Koppelvorrichtung angeordnet ist.

6. Optischer Modifizierer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens ein Sende- oder Empfangselement (9, 11) ein Wellenleiter, vorzugsweise eine Glasfaser, ist.

7. Optischer Modifizierer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Anschlag (7, 12, 13) an der Koppelvorrichtung vorgesehen ist, für die Ju stierung eines Sende oder Empfangselementes (9, 11).

8. Optischer Modifizierer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (7, 12, 13) derart ausgebildet ist, daß er die Justierung eines Sende- und Empfangsele ments (9, 11) in zwei, vorzugsweise in drei, im wesentlichen zueinander senkrechten Richtungen erlaubt.

9. Optischer Modifizierer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlag (7, 12, 13) einstückig mit der reflektierenden Fläche (8) der Koppelvorrichtung ausgebildet ist.

10. Optischer Modifizierer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ein- und ein Ausgang vorgesehen sind und mindestens zwei Koppelvor richtungen (20) derart angeordnet sind, daß elektromagnetische Wellen, die am Eingang in den optischen Modifizierer eintreten, zunächst an der ersten Koppelvorrichtung (20) re flektiert werden, dann das wellenmodifizierende Element (19) passieren und schließlich an der zweiten Koppelvorrichtung (20) zum Ausgang reflektiert werden.

11. Optischer Modifizierer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein wellenmodifizierendes Element (19) ein Filter ist.

12. Optischer Modifizierer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenmodi fizierende Element ein Frequenzbandfilter ist, welcher die elektromagnetischen Wellen zumindest in einem bestimmten Frequenzintervall reflektiert.

13. Optischer Modifizierer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das wellenmodifizierende Element ein Frequenzbandfilter ist, welcher elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz außerhalb eines bestimmten Frequenzintervalls transmittiert.

14. Optischer Modifizierer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Koppelvorrichtung (20) derart angeordnet ist, daß von dem Frequenzbandfilter re flektiertes Licht auf die dritte Koppelvorrichtung trifft.

15. Optischer Modifizierer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter ein Graufilter, Farbfilter, ein Polarisationsfilter oder eine optische Diode bzw. ein optischer Isolator ist.

16. Optischer Modifizierer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein wellenmodifizierendes Element ein Schalter, vorzugsweise ein Ein-/Ausschalter, ein Reflexions-/Transmissionsschalter oder ein Selektionsschalter ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines optischen Modifizierers nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche (8) als Teil einer Rotationsfläche mit einem Kegelschnitt als erzeugende Hüllkurve hergestellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil einer Rotationsflä che mittels Drehen oder Fräsen und/oder Polieren hergestellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der gleichen Einspan nung, in der die reflektierende Fläche gedreht oder gefräst wird, eine Anschlagfläche vorzugsweise senkrecht zur Rotationsachse der reflektierenden Fläche abgedreht wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Negativform bzw. ein Formwerkzeug angefertigt wird und die Koppelvorrichtung durch anschließendes Abformen hergestellt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß an der Negativform ein Be reich in der Weise abgestochen wird, daß das abgeformte Positiv zumindest einen weite ren Anschlag aufweist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abformung mehrere Formwerkzeuge nebeneinander angeordnet werden, so daß in ei nem Abformschritt mehrere Koppelvorrichtungen gleichzeitig hergestellt werden können.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abformung mehrere Formwerkzeuge nebeneinander angeordnet werden, wobei zumin dest zwei Farmwerkzeuge nicht parallel zueinander angeordnet sind.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Form teil hergestellt wird, daß einen Tragkörper (21) und mindestens eine daran angeordnete Koppelvorrichtung (20) aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragkörper (21) Abstandshalter (23) angeordnet werden.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Formteile be stehend jeweils aus Tragkörper (21) und mindestens einer Koppelvorrichtung (20) auf zwei gegenüberliegenden Seiten einer Platte (22) angeordnet werden, wobei die Platte aus einem für die zu übertragenden Lichtstrahlen transparentem Material besteht.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein wellenmodi fizierendes Element (19) auf der Platte (22) angeordnet wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens zwei Koppelvorrichtung (20) derart angeordnet werden, daß das von einer Koppel vorrichtung reflektierte Lichtsignal auf die andere Koppelvorrichtung abgebildet wird und daß im Strahlengang zwischen mindestens zwei Koppelvorrichtungen mindestens ein wellenmodifizierendes Element angeordnet wird.