DE3317093A1

DE3317093A1 - DEVICE FOR COUPLING A LIGHT BEAM GENERATOR TO A LIGHT GUIDE

Info

Publication number: DE3317093A1
Application number: DE19833317093
Authority: DE
Inventors: Pierre 91940 Les Ulis Nory
Original assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Current assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1983-11-17
Also published as: JPS58208717A; FR2526961B1; GB8312476D0; GB2120400B; FR2526961A1; GB2120400A

Description

VORRICHTUNG ZUM KOPPELN EINES LICHTSTRAHLGENERATORS AN EINEN LICHTLEITER DEVICE FOR COUPLING A LIGHT BEAM GENERATOR TO A LIGHT GUIDE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Koppeln eines Lichtstrahlgenerators an einen Lichtleiter über Mittel zur Konzentration des Strahls.The present invention relates to an apparatus for Coupling a light beam generator to a light guide via means for concentrating the beam.

In einer bekannten derartigen Vorrichtung ist ein Laserstrahlsender mit gleicher Achse mit einem optischen Sammelsystem fluchtend angeordnet, das das Strahlenbündel auf den Eingang einer Lichtleitfaser zentriert.In a known device of this type is a laser beam transmitter arranged in alignment with the same axis with an optical collection system that directs the bundle of rays to the entrance centered on an optical fiber.

Diese Vorrichtung verlangt eine genaue Einstellung der Entfernung zwischen dem optischen System und dem Eingang der Faser, da die Verteilung der Laserenergie im Konzentrationsbereich des Strahlenbündels von dieser Einstellung abhängt. This device requires a precise adjustment of the distance between the optical system and the entrance of the Fiber, since the distribution of the laser energy in the concentration range of the beam depends on this setting.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil zu beseitigen.The present invention aims to obviate this disadvantage.

Sie betrifft eine Vorrichtung zum Koppeln eines Lichtstrahlgenerators an einen Lichtleiter über Mittel zur Konzentration des Strahls, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Konzentration des Strahls aus einem lichtdurchlässigen Block bestehen, der eine das Licht als paralleles Strahlenbündel empfangende konvexe Eingangsfläche und dieser gegenüber eine das Licht an die Stirnseite des Lichtleiters als paralleles Strahlenbündel abgebende konkave Ausgangsfläche aufweist, und daß die Krümmung der Eingangsfäche so gewählt ist, daß das Eingangsstrahlenbündel nach Brechung im Block auf die Ausgangsfläche konzentriert wird, während die Krümmung der Ausgangsfläche so gewählt ist, daß aus dieser Fläche wieder ein paralleles Strahlenbündel austritt, dessen Durchmesser kleiner als der des Exngangsstrahlenbündels ist.It relates to a device for coupling a light beam generator to a light guide via means for concentrating the beam, characterized in that the means for concentrating of the beam consist of a translucent block that receives the light as a parallel bundle of rays convex input surface and opposite this the light to the end face of the light guide as a parallel bundle of rays emitting concave output surface, and that the curvature of the input surface is chosen so that the input beam after refraction in the block is concentrated on the output surface, while the curvature of the output surface is chosen so that a parallel bundle of rays emerges from this surface, the diameter of which is smaller than that of the exit beam.

Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.With regard to preferred embodiments of the invention, reference is made to the subclaims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher beschrieben, in denenThe invention is described below on the basis of various exemplary embodiments the invention described in more detail with the help of the accompanying figures, in which

Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung undFig. 1 in longitudinal section a first embodiment of the invention Device and

Fig. 2 in Perspektive eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt. Fig. 2 shows in perspective a second embodiment of the device according to the invention.

In Fig. 1 sieht man einen Lasergenerator 1, der ein paralleles Strahlenbündel 2 entlang einer Achse 3 aussendet. Ein für das Laserlicht durchlässiger Block 4, der auf die Achse 3 zentriert ist, befindet sich im Weg des Strahlenbündels 2. Der Block 4 weist zwei Elemente 5 und 6 auf, die aus zwei Materialien bestehen, welche verschiedene optische Eigenschaften aufweisen. So können diese Materialien unterschiedliche Brechungsindices, unterschiedliche Streuung, oder gleichzeitig unterschiedliche Brechungsindices und unterschiedliche Streuungen aufweisen. Die Elemente 5 und 6 sind entlang einer Verbindungsfläche 7 aufeinandergeklebt. Eine Grundfläche der äußeren Oberfläche des Blocks 4 weist eine konvex gekrümmte Fläche 8 auf, die z.B. kugelförmig und auf die Achse 3 zentriert ist, durch die das Strahlenbündel 2 in den Block eindringt. Die andere Grundfläche der äußeren Oberfläche des Blocks 4 weist eine ebenfalls kugelförmige aber konkav gekrümmte Fläche 9 auf, die der Fläche 8 gegenüberliegt und ebenfalls auf die Achse 3 zentriert ist. Das Strahlenbündel 2 wird im Block 4 entlang eines konvergierenden Strahls 10 auf die Fläche 9 konzentriert, die kleiner ist als die Fläche 8. Die Krümmung der Fläche 9 wird so bestimmt, daß das Strahlenbündel 10 aus dem Block 4 entlang eines parallelen Strahlenbündels 11 austritt.1 shows a laser generator 1 which emits a parallel beam 2 along an axis 3. One for that Block 4 permeable to laser light which is centered on axis 3 is located in the path of the beam 2. The block 4 has two elements 5 and 6, which consist of two materials, which have different optical properties. So these materials can have different refractive indices, different scatter, or at the same time different refractive indices and different scatter. The elements 5 and 6 are glued to one another along a connecting surface 7. A base of the outer surface of the block 4 has a convex curved surface 8, for example spherical and centered on the axis 3 through which the beam 2 penetrates the block. The other base of the outer surface of the block 4 also has one spherical but concavely curved surface 9, which lies opposite surface 8 and also on axis 3 is centered. The beam 2 is concentrated in block 4 along a converging beam 10 on the surface 9, which is smaller than the surface 8. The curvature of the surface 9 is determined so that the beam 10 from the block 4 emerges along a parallel bundle of rays 11.

Die Eingangsfläche 13 einer Lichtleitfaser 12 ist auf die Achse 3 so zentriert, daß sie das Strahlenbündel 11 empfängt. Der Durchmesser des Strahlenbündels 11 ist geringer oder gleich dem der Faser 12, so daß diese die gesamte Laserenergie überträgt. The input surface 13 of an optical fiber 12 is on the Axis 3 centered so that it receives the beam 11. The diameter of the beam 11 is less than or equal to that of the fiber 12, so that it transmits all of the laser energy.

Dre Block 4 bildet also ein afokales kompaktes optisches System. Die Herstellung dieses Blocks in zwei Elementen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die aneinander haften, ermöglicht die Korrektur eventueller chromatischer oder geometrischer Abweichungen. Dre block 4 thus forms an afocal compact optical system. The manufacture of this block in two elements with different Properties that adhere to one another enable any chromatic or geometric deviations to be corrected.

Es ist klar, daß der Betrieb der Vorrichtung von einer Verschiebung des Blocks 4 entlang der Achse 3 zwischen dem Sender 1 und der Faser 2 nicht betroffen ist. Außerdem bewirkt eine solche Verschiebung keine Veränderung der transversalen Verteilung der Laserenergie im Strahlenbündel 11.It is clear that the operation of the device depends on a shift of the block 4 along the axis 3 between the transmitter 1 and the fiber 2 is not affected. Also causes a such a shift does not change the transverse distribution of the laser energy in the beam 11.

In Fig. 2 ist ein Halbleiter-Lasersender 14 zu sehen, dessen Sendeoberfläche 15 die Form eines länglichen Rechtecks aufweist. In diesem Fall hat der lichtdurchlässige Block 16 die Form eines Parallelepipeds mit geringer Dicke. Die Laserstrahlung (nicht dargestellt) des Senders 14 tritt in den Block 16 durch eine konvexe Eingangsfläche 17 ein, die gegenüber der Sendeoberfläche 15 des Lasergenerators 14 angeordnet ist. Die Ausgangsfläche 18 ist dagegen wieder konkav. Wie in der Figur zu sehen, befinden sich die beiden Flächen 17 und 18 an einander entgegengesetzten Seiten des großen Querschnitts des Blocks 16. Das vom Block 16 ausgehende Strahlenbündel hat einen allgemein rechteckigen Querschnitt, so daß es ganz durch die Stirnseite eines flachen Lichtleiters 19 in diesen eintreten kann, der ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweist.In Fig. 2, a semiconductor laser transmitter 14 can be seen, its Sending surface 15 has the shape of an elongated rectangle. In this case, the transparent block 16 has the Shape of a parallelepiped with a small thickness. The laser radiation (not shown) from the transmitter 14 enters the block 16 through a convex input surface 17 which is arranged opposite the transmission surface 15 of the laser generator 14. the On the other hand, the output surface 18 is concave again. As can be seen in the figure, the two surfaces 17 and 18 are on opposite sides of the large cross-section of the block 16. The beam emanating from the block 16 has a generally rectangular cross-section so that it can enter through the end face of a flat light guide 19 in this can, which also has a rectangular cross-section.

Natürlich kann der lichtdurchlässige Block aus einem einzigen Glas geformt sein oder mehr als zwei Gläser unterschiedlicher optischer Eigenschaften aufweisen. Außerdem können die gekrümmten Oberflächen 8 und 9 anders als kugelförmig gekrümmt sein.Of course, the translucent block can be formed from a single glass or more than two different glasses have optical properties. Also, the curved Surfaces 8 and 9 may be curved other than spherically.

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Claims

Fo 12815 D

COMPAGNIE INDUSTRIAL OF LASER

CILAS ALCATEL 5 · Α · Route de Nozay, 91460 MARCOUSSIS France

DEVICE FOR COUPLING A LIGHT BEAM GENERATOR TO A LIGHT GUIDE

PATENT CLAIMS

1 - Device for coupling a light beam generator to a light guide via means for concentrating the beam, characterized in that the means for concentrating the beam consist of a transparent block (4) which has a convex input surface (8) and receiving the light as a parallel beam this has a concave exit surface (9) emitting the light to the end face (13) of the light guide (12) as a parallel beam (11), and that the curvature of the input surface is chosen so that the input beam after refraction (10) in the block (4) is concentrated on the output surface (9), while the curvature of the output surface (9) is chosen so that a parallel beam emerges from this surface, the diameter of which is smaller than that of the input beam.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the translucent block (4) has several contiguous Has elements (5, 6) made of materials with different optical properties exist.

3 - Device according to claim 1, characterized in that the block has a generally cylindrical shape, the

curved input and output surfaces (8, 9) on the base of the cylindrical block (4) are arranged.

4 - Device according to claim 1, characterized in that the block has a parallelepiped shape and of less Thickness, the input and output surfaces (17, 18) are arranged on two opposite sides of the large cross-section of the block.

5 - Device according to claim 1, characterized in that the input beam (12), the input and output surfaces (8, 9) and the end face (13) of the light guide (12) are centered on the same axis (3).

6 - Device according to claim 5, characterized in that the input and output surfaces (8, 9) are spherical.

7 - Device according to claim 1, characterized in that the generator (1) is a laser transmitter and the light guide is a
Optical fiber (12) is.