DE69308481T2

DE69308481T2 - Überwachungseinrichtung zur optischer Bündelzentrierung, Verwendung zur Bündeleinführung in optische Faser

Info

Publication number: DE69308481T2
Application number: DE69308481T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pascal Alfille
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1992-11-13
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2013-11-10
Also published as: FR2698182A1; DE69308481D1; US5463215A; JPH06213706A; FR2698182B1; EP0597771A1; EP0597771B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontrolivorrichtung zur Zentrierung eines Lichbündels, d.h. eine Vorrichtung zur überwachung des Zusammenfallens der Achse eines Lichbündels und einer Arbeitsachse.
Die Erfindung bezieht sich vor allem auf die Einführung eines Lichbündels in eine optische Faser und insbesondere auf die Einführung eines von einem Leistungslaser stammenden Lichbündels in eine optische Faser.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist insbesondere die Materialbearbeitung durch Leistungslaser.
Bei den Übertragungstechniken eines Leistungslaserstrahls durch eine optische Faser stellt sich das Problem der Einführung des Laserstrahis in diese Faser.
Da der Durchmesser der in der Industrie benutzten optischen Fasern zwischen 0,6 und 1 mm variiert, ist die Zentrierung eines Lichtbündel-Fokussierungspunkts (Punkt mit einem Durchmesser der Größenordnung 0,3 bis 0,5 mm) auf der Eintrittsfläche einer optischen Faser kritisch, insbesondere bei einem Leistungslaserstrahl, wobei diese Leistung z.B. höher als 1kw ist.
Die Zentrierungs- und/oder Axialfokussierungsfehler auf der Eintrittsfläche einer optischen Faser führen zu einer Erwärmung und einer schnellen Zerstörung dieser Eintrittsfläche.
Um ferngesteuerte Materialbearbeitungsoperationen ausführen zu können, z.B. Bohren, Schweißen, Schneiden oder das Behandeln der Oberfläche eines Materials, benutzt man ein Lichtbündel eines Lasers des YAG-Typs, das man in einer optischen Faser über eine Entfernung überträgt, die von einigen Metern bis einige hundert Meter reichen kann, wonach dieses Bündel rekonditioniert und dann durch einen Fokussierkopf auf das zu bearbeitende Material fokussiert wird.
Gegenwärtig haben die YAG-Laser Leistungen, die lkw übersteigen, und YAG-Laser mit Leistungen mit mehreren kW werden bald zur Verfügung stehen.
Auf dem Gebiet der Bearbeitung durch YAG-Leistungslaser ist es aus mehreren Gründen vorteilhaft, das von einem solchen Laser stammende Lichtbündel durch eine optische Faser zu übertragen.
Einerseits ermöglicht diese übertragung über eine optische Faser, die YAG-Laserguelle mit einem Roboter zu verbinden, der sich in einer radioaktiven Zelle befindet, für Einsätze in einer lebensfeindlichen Umgebung, z.B. für Abtragarbeiten oder Reparaturen.
Diesbezüglich kann man das Dokument EP-A-036748 konsultieren, das sich auf ein Verfahren und eine ferngesteuerte Vorrichtung zum Schweißen eines Stutzens in einer Röhre bezieht, die z.B. Teil eines Dampfgenerators in einem Kernkraftwerk ist.
Die Einführung eines Laserstrahls in eine optische Faser ist nicht einfach auszuführen, insbesondere mit einem Strahl, der von einem YAG-Laser mit großer Leistung stammt.
Das zu lösende, hauptsächliche Problem ist nämlich, in die optische Faser das Maximum an Laserleistung eindringen zu lassen.
Dazu und wie zu sehen in Figur 1 wird ein Lichtbündel FL, von einem nicht dargestellten Laser stammend, mittels einer Fokussierlinse L auf die Eintrittsfläche FE einer optischen Faser FO fokussiert.
Um obiges Problem zu lösen muß nicht nur die Linse eine starke Leistungsdichte aushalten, sondern man muß auch einen Zentrierungsfehler sowie einen Axialfokussierungsfehler mmimieren, um die Erwärmung der Eintrittsfläche der zu verringern.
Die Figur 2A zeigt die Symmetrieachse X des fokussierten Strahls FF sowie die Symmetrieachse Y der optischen Faser FO (oder genauer der Symmetrieachse des Kerns dieser Faser).
Der Zentrierungsfehler beruht auf dem Vorhandensein eines Abstands d zwischen den Achsen X und Y.
Dieser Zentrierungsfehler ist ebenfalls in Figur 28 sichtbar, die das Nicht-Zusammenfallen des Mittelpunkts der Eintrittsfläche FE und des Mittelpunkts des Fokussierflecks TF zeigt.
Der Abstand d zwischen den beiden Achsen X und Y verursacht eine Erwärmung des Rands der optischen Faser sowie Temperaturgradienten, die keine Rotationssymmetrie mehr aufweisen und mit der Zeit die Zerstörung der Eintrittsfläche der Faser verursachen.
Der zweite Fehler, nämlich der Fehler der Axialfokussierung in bezug auf die Eintrittsfläche der optischen Faser, ist in den Figuren 3A und 3B dargestellt.
Dieser zweite Fehler ist doppelt: entweder befindet sich der "Punkt" P der Fokussierung des Laserstrahls FF über der Eintrittsfläche FO der optischen Faser (Figur 3A), oder dieser "Punkt" P befindet sich innerhalb der optischen Faser FO (Figur 3B)
Sowohl mit einer überfokussierung (Figur 3A) als auch mit einer Unterfokussierung (Figur 3B) erwärmt sich der Rand der Eintrittsfläche FE der Faser FO, was mit der Zeit zur Zerstörung dieser Eintrittsfläche führt.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, insbesondere die Zentrierungsfehler sowie die Axialfokussierungsfehler zu identifizieren, die u.a. während der Materialbearbeitungsoperationen (z.B. Operationen zur Bearbeitung mechanischer Teile) durch Laser auftreten können, um diese Fehler in Echtzeit korrigieren zu können.
Zudem weist der YAG-Laser den anschließend erwähnten Nachteil auf.
Bei der Veränderung eines Emissionsparameters eines YAG-Lasers, z.B. der Schieß- bzw. Pulsfreguenz, der Dauer jedes Impulses, der Energie jedes Impulses, kann man Dimensionsveränderungen des Durchmessers des den Laser verlassenden Strahls und Ausrichtungsveränderungen dieses Strahls feststellen.
Selbst dann, wenn man ein brennpunktloses optisches System benutzt, um diese Instabilitäten zu reduzieren, kommt es an der Eintrittsfläche der optischen Faser zu Zentrierungs- und Axialfokussierungsveränderungen des Strahls.
Solche Fehler stören sehr bei optischen Fasern mit kleinem Querschnitt, z.B. optischen Fasern mit 0,6mm Durchmesser.
Diese Fehler, die der Laserquelle eigen sind, erhöhen sich im übrigen mit der Leistung dieser Quelle.
Die überwachung des Fokussierungszustands eines Laserstrahls auf der Eintrittsfläche einer optischen Faser ist also wichtig für die Lebensdauer dieser Faser.
Durch das Dokument SPIE-OPTICAL ALIGNEMENT, Bd. 251, 29. Juli 1980, D.M. SWAIN, ist eine Technik bekannt, die ermöglicht, die Achse eines kegelstumpfförmigen Spiegels ("linear cone") und die gemeinsame z-Achse eines konischen Spiegels ("inner axicon") und eines weiteren kegelstumpfförmigen Spiegels ("outer axicon") zusammenfallen zu lassen. Man benutzt einen Laserstrahl mit der Achse z, der durch diesen konischen Spiegel und dann nacheinander durch die beiden kegelstumpfförmigen Spiegel reflektiert wird, um in einen Punkt der Achse z fokussiert zu werden, wenn die beiden anderen Achsen zusammenfallen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Lösung des Problems der Zentrierungs- und Axialfokussierungskontrolle eines Lichtbündels auf einer Eintrittsfläche einer optischen Faser, um deren Erwärmung zu minimieren.
Generell ist es das Bestreben der Erfindung, das Problem der Zentrierungskontrolle eines Lichtbündels zu lösen, d.h. die Überwachung des Zusammenfallens der Bündelachse und der Arbeitsachse (die in dem speziellen, oben betrachteten Fall die Achse des Kerns der optischen Faser ist).
Um dieses Problem zu lösen, entspricht die Vorrichtung der Erfindung dem Anspruch 1.
Durch das kanadische Patent Nr. 1 210 077 ist schon ein Materialbearbeitungsverfahren durch Laser mittels einer optischen Faser bekannt und man kennt auch durch das Dokument US-A-4 868 361 eine Kopplungsvorrichtung für optische Fasern, die Laserstrahlen von hoher Leistung übertragen, aber keines dieser beiden Dokumente erwähnt eine wichtige Charakteristik der vorliegenden Erfindung, nämlich die Entnahme eines Teils des Lichtbündels längs eines Kreises, dessen Achse die genannte Arbeitsachse ist.
Nach einer ersten besonderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Entnahme- und Detektionseinrichtungen:
- einen ersten kegelstumpfförmigen Spiegel, dessen Achse zusammenfällt mit der Arbeitsachse, der an seiner Spitze eine auf die Arbeitsachse zentrierte Bohrung aufweist und der vorgesehen ist,
den genannten Teil des Lichtbündels längs des genannten Kreises zu entnehmen und das derart entnommene Licht zu reflektieren,
- einen zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel, dessen Achse ebenfalls zusammenfällt mit der Arbeitsachse, der aus einem Stück mit dem kegelstumpfförmigen ersten Spiegel ist und diesen umgibt, und der vorgesehen ist, das durch diesen ersten kegelstumpfförmigen Spiegel reflektierte Licht zu reflektieren, und
- Detektionseinrichtungen des durch den zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel reflektierten Lichts.
Diese Detektionseinrichtungen können umfassen:
- Abtasteinrichtungen zum Abtasten des durch den zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel reflektierten Lichts, und
- einen Photodetektor, um die nacheinander gebildeten Lichtproben bzw. -muster zu detektieren, wobei dieser Photodetektor die Analyse der in Anspruch 1 genannten winkelmäßigen Verteilung ermöglicht.
In einer ersten besonderen Ausführungsart umfassen die Abtasteinrichtungen:
- einen dritten Spiegel, der in dem Weg des durch den zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel reflektierten Lichts angeordnet ist, um einen Teil dieses Lichts aufzufangen, der dieses aufgefangene Licht in Richtung Photodetektor reflektiert und der um eine Achse drehbar ist, die die Arbeitsachse schneidet, und
- Dreheinrichtungen des dritten Spiegels um diese Drehachse, um nacheinander die Lichtmuster zu bilden.
Bei einer anderen besonderen Ausführungsart umfassen diese Abtasteinrichtungen:
- ein dem zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel gegenüberstehendes Organ, das versehen ist mit einer zentralen Bohrung, um das auf die Entnahmeeinrichtungen gerichtete Lichtbündel durchzulassen, und einer seitliche Bohrung, um einen Teil des durch diesen zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel reflektierten Lichts durchzulassen, und das drehbar ist um die Arbeitsachse,
- Einrichtungen zum Drehen dieses Organs um die Arbeitsachse, so daß dieses Organ aufeinanderfolgende Lichtmuster durchläßt, und
- einen dritten Spiegel, der versehen ist mit einer zentralen Bohrung, um das auf die Entnahmeeinrichtungen gerichtete Lichtbündel durchzulassen, und der vorgesehen ist, die aufeinanderfolgenden Lichtmuster aufzufangen und in Richtung Photodetektor zu reflektieren.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsart umfassen die Detektionseinrichtungen:
- einen dritten Spiegel, der mit einer zentralen Bohrung versehen ist, um das auf die Entnahmeeinrichtungen gerichtete Lichtbündel durchzulassen und der dem zweiten kegelstumpfförmigen Spiegel gegenübersteht, um das durch diesen reflektierte Licht aufzufangen, und
- einen zweidimensionalen Photodetektor, der vorgesehen ist, das durch diesen dritten Spiegel reflektierte Licht zu empfangen, wobei dieser Photodetektor ermöglicht, die genannte winkelmäßige Verteilung global zu analysieren.
Nach einer zweiten besonderen Ausführungart der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Entnahme- und Detektionseinrichtungen:
- eine Entnahme- und Abtasteinrichtung, umfassend:
einen ersten Spiegel, schräg in bezug auf die Arbeitsachse und vorgesehen, einen Teil des Bündels zu entnehmen, an dessen Rand, längs des genannten Kreises, und diesen entnommenen Teil zu reflektieren,
einen zweiten Spiegel, schräg in bezug auf die Arbeitsachse, der aus einem Stück ist mit dem ersten schrägen Spiegel und der vorgesehen ist, das durch diesen ersten schrägen Spiegel reflektierte Licht zu reflektieren, und
Einrichtungen zum Drehen der aus dem ersten und zweiten schrägen Spiegel gebildeten Einheit um die Arbeitsachse,
- einen dritten Spiegel, der mit einer zentralen Bohrung versehen ist, um den auf die Entnahme- und Abtasteinrichtungen gerichteten Lichtstrahl durchzulassen, und der vorgesehen ist, das durch den zweiten schrägen Spiegel reflektierte Licht aufzufangen, und
- einen Photodetektor, um das durch diesen dritten Spiegel reflektierte Licht zu detektieren, wobei dieser Photodetektor die Analyse der genannten winkelmäßigen Verteilung ermöglicht.
In diesem Fall umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem vorzugsweise Einrichtungen zur Parallelverschiebung der durch den ersten und zweiten schrägen Spiegel gebildeten Einheit senkrecht zur Arbeitsachse.
Dies ermöglicht die Anpassung der Vorrichtung an Lichtbündel unterschiedlicher Durchmesser.
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls ein System zum Einführen eines Lichtbündels in eine optische Faser zum Gegenstand, wobei dieses System Fokussiereinrichtungen des Lichtbündels auf die Eintrittsfläche der optischen Faser umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß es außerdem die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt, daß die Arbeitsachse die Achse des Kerns der optischen Faser ist und, daß der genannte Kreis in der Ebene der Eintrittsfläche dieser Faser liegt und die Vorrichtung dann ermöglicht, ebenfalls die Fokussierung des Lichtbündels auf die Eintrittsfläche der Faser zu überwachen, wobei die Intensität des detektierten Lichts minimal ist, wenn diese Fokussierung durchgeführt wird.
Falls man eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei kegelstumpfförmigen Spiegeln verwendet, um dem Lichtbündel eine Probe bzw. ein Muster zu entnehmen, kann dieses System außerdem Zuführungseinrichtungen eines Fluids ins Innere des ersten kegelstumpfarigen Spiegels umfassen, in Richtung Eintrittsfläche der optischen Faser, um diese zu kühlen.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung von rein erläuternden und keinesfalls einschränkenden Aus führungsbeispielen, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
- die Figur 1, schon beschrieben, zeigt schematisch die Fokussierung eines Laserstrahls auf die Eintrittsfläche einer optischen Faser,
- die Figur 2A, schon beschrieben, zeigt schematisch einen Zentrierungsfehler eines derart fokussierten Strahls,
- die Figur 2B, schon beschrieben, ist eine schematische Vorderansicht der optischen Faser, die auch diesen Zentrierungsfehler zeigt,
- die Figur 3A, schon beschrieben, zeigt schematisch einen Überfokussierungsfehler,
- die Figur 3B, schon beschrieben, zeigt schematisch einen Unterfokussierungsfehler,
- die Figur 4 ist eine schematische Schnittansicht einer ersten besonderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- die Figur 5 zeigt schematisch einen in der Vorrichtung der Figur 4 benutzten Spiegel,
- die Figur 6A zeigt schematisch einen Zentrierungsfehler des Lichtstrahls in der in Figur 4 gezeigten Vorrichtung,
- die Figur 6B zeigt Lichtstärkeveränderungen, detektiert mit der Vorrichtung der Figur 4 und verursacht durch diesen Zentrierungs fehler,
- die Figur 7A zeigt schematisch eine Rezentrierung des Lichtstrahls,
- die Figur 7B zeigt die nach dieser Rezentrierung detektierten Lichtstärkenveränderungen,
- die Figur 8 zeigt schematisch die axiale Fokussierungskorrektur, ausgeführt nach der Kontrolle dieser Fokussierung dank der Vorrichtung der Figur 4,
- die Figur 9 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten besonderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- die Figur 10 zeigt schematisch den Schlitz eines drehbaren Organs, das Teil der Vorrichtung der Figur 9 ist,
- die Figur 11 ist eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zweidimensionalem Detektor,
- die Figur 12 ist eine schematische Schnittansicht einer vierten besonderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- die Figur 13 zeigt schematisch eine Einheit aus zwei Planspiegeln, verwendet in der Vorrichtung der Figur 12, und
- die Figur 14 ist eine schematische Schnittansicht einer fünften besonderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Diese Vorrichtung ist integriert in ein Fokussiersystem eines Laserstrahls 2, dessen Achse das Bezugszeichen x trägt, auf eine optische Faser 4, deren Achse das Bezugszeichen y trägt (wobei es sich genauer um die Achse des Kerns dieser Faser handelt).
Man sieht in Figur 4 den Laser 6, der das Bündel 2 ausstrahlt, und eine Fokussierlinse 8, dank der das Bündel 2 auf die Eintrittsfläche der optischen Faser 4 fokussiert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die ermöglicht, die Zentrierung des Bündels 2 zu überwachen, d.h. die übereinstimmung zwischen den Achsen x und y sowie die Fokussierung dieses Bündels auf die Eintrittsfläche der Faser, ist in ein Fokussierungsgehäuse 10 montiert.
Die Linse 8 ist in dem Gehäuse 10 in einen Halter 12 montiert, der parallel zur Achse y verschiebbar ist dank eines elektrischen Motors 14.
Vor dem Eindringen in den Fokussierkopf 10 durchquert der Laserstrahl 2 einen röhrenförmigen Körper 16, der starr mit dem Laser 6 verbunden ist.
Zwei elektrische Motoren 18 und 20 sind vorgesehen, um die Ausrichtung des Fokussierkopfs 10 in bezug auf den röhrenförmigen Körper 16 zu verändern, um, wenn dies nötig ist, den Fokussierpunkt auf der Eintrittsfläche der optischen Faser neu zu zentrieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in Figur 4 dargestellt ist, umfaßt eine Lichtmuster-Entnahmeeinheit 22, befestigt in dem Fokussierkopf 10, die einen ersten kegelstumpfförmigen Spiegel 24 und einen zweiten, den Spiegel 24 umgebenden kegelstumpfförmigen Spiegel 26 umfaßt, die beide dieselbe Achse haben, nämlich die Achse y.
Wie in Figur 4 zu sehen weist die Konusform der Spiegel 24 und 26 an der Spitze einen Halbwinkel von 45º auf, und der dem Spiegel 24 entsprechende Konus konvergiert in Richtung Linse 8, wohingegen der dem Spiegel 26 entsprechende Konus in entgegengesetzter Richtung konvergiert.
Die Muste?entnahmeeinheit 22 umfaßt eine konische Bohrung 28 mit der Achse y, die an der Spitze des kegelstumpfförmigen Spiegels 24 mündet.
Die optische Faser 4 ist in dem Fokussierkopf angebracht und ihre Eintrittsfläche, auf die man das Lichtbündel fokussiert, befindet sich in Höhe des oberen Rands des kegelstumpfförmigen Spiegels 24, wobei der Durchmesser der Bohrung 28 auf dieser Ebene nur sehr wenig größer ist als der Durchmesser der optischen Faser 4.
Die Musterentnahmeeinheit 22 ist mit Wasserdurchlaufeinrichtungen 30 zum Kühlen dieser Einheit 22 versehen.
Ein Kühlfluid wie z.B. Luft dringt durch einen Eingang 32 in den Fokussierkopf 10 ein, um anschließend die kegelstumpfförmige Bohrung 28 zu durchqueren, was einerseits ermöglicht, das Ende der Faser 4 zu kühlen, die den fokussierten Laserstrahl aufnimmt, und andererseits dazu beiträgt, die Zentrierung der Faser in dem kegelstumpfförmigen Spiegel aufrechtzuerhalten.
Die erfindunqsgemäße Vorrichtung der Figur 4 umfaßt ebenfalls einen dünnen Spiegel 34, der auf einem Ring 36 befestigt ist, wie zu sehen in Figur 5.
Dieser Ring 36 ist in dem Fokussierkopf 10 durch ein Kugellagers 38 drehbar montiert, zwischen der Linse 8 und der Musterentnahmeeinheit 22.
Diese Montage ist derart, daß der Ring vom fokussierten Strahl 2 durchquert wird, daß der Spiegel 34 dem kegelstumpfförmigen Spiegel 26 gegenübersteht, daß die Achse z des Rings 36 (die senkrecht ist zum Spiegel 34) die Achse y schneidet und mit dieser letzteren einen Winkel von 45º bildet.
Ein elektrischer Motor 40, der sich außerhalb des Fokussierkopfs 10 befindet und der mit diesem fest verbunden ist, versetzt den Ring 36 und folglich den Spiegel 34 in Drehung um die Achse z mittels eines Riemens 42, der eine Durchbrechung der Wand des Fokussierkopfs 10 durchquert.
Dieser Fokussierkopf 10 trägt ebenfalls einen Detektor 44, der das durch den dünnen Spiegel 34 reflektierte Licht empfängt, wobei dieses Licht durch eine Fokussierlinse 46 auf den Detektor 44 fokussiert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, dargestellt in Figur 4, umfaßt ebenfalls eine Synchronisationseinheit 48, die vorgesehen ist, um bei jeder Umdrehung des dünnen Spiegels 34 ein Synchronisationssignal zu liefern.
Diese Einheit 48, feststehend in bezug auf den Fokussierkopf 10, umfaßt z.B. eine Lichtquelle zum Beleuchten der Rückseite des dünnen Spiegels 34 (dessen Vorderseite der Einheit 22 gegenübersteht) sowie einen Photodetektor, vorgesehen zum Detektieren des durch diese Rückseite reflektierten Lichts.
Diese Rückseite trägt einen Streifen (nicht dargestellt), der dieses Licht nicht reflektiert, so daß bei jeder Umdrehung des dünnen Spiegels 32 durch diesen Photodetektor eine Synchronisations-"Spitze" erzeugt wird (wenn der Streifen vor der Synchronisationseinheit 48 vorbeiläuft) 4
Anschließend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie dargestellt in Figur 4, erläutert.
Der den Laser verlassende Strahl 6 wird durch die Linse 8 auf eine Eintrittsfläche der Faser 4 fokussiert.
Ein peripherer Teil dieses fokussierten Strahls dringt nicht in die Faser 4 ein. Dieser Teil wird durch die konische Fläche des Spiegels 24 aufgefangen oder entnommen, wobei diese Entnahme also längs des Kreises stattfindet, der durch den oberen Rand dieses Spiegels 24 gebildet wird (dort wo die kegelstumpfförmige Bohrung 28 mündet).
Diesbezüglich ist festzustellen, daß einer der Vorteile der Erfindung auf der Tatsache beruht, daß man einen Teil des Strahls entnimmt, der für die Faser sowieso verloren ist.
Dieser entnommene Teil wird durch den Spiegel 24 reflektiert in Form eines planen bzw. ebenen Lichtbündels 50, das seinerseits durch den kegelstumpfförmigen Spiegel 26 in ein röhrenförmiges Lichtbündel 52 umgewandelt wird.
Dieses röhrenförmige Bündel wird durch den dünnen Spiegel 34 abgetastet: dieser Spiegel 34 reflektiert nacheinander Teile des röhrenförmigen Bündels (wobei der röhrenförmige Strahl derart zu Lichtmustern geschnitten wird) und die so gebildeten Lichtmuster werden nacheinander durch den Photodetektor 44 detektiert.
Geeignete Einrichtungen 54, z.B. ein Oszilloskop, empfangen das durch den Photodetektor gelieferte Signal sowie das durch die Synchronisationseinheit 48 gelieferte Signal und ermöglichen, die winkelmäßige Verteilung der nicht durch die optische Faser aufgenommenen Lichtintensität zu analysieren.
Man sieht, daß man so die Zentrierung und die Axialfokussierung des Lichtstrahls auf der Eintrittsfläche der Faser überwachen kann: wenn der fokussierte Strahl auf diese Eintrittsfläche zentriert ist, d.h. wenn die Achsen x und y zusammenfallen, dann ist diese winkelmäßige Verteilung gleichmäßig bzw. gleichfömig, und wenn das Bündel richtig auf die Eintrittsfläche fokussiert ist, durchläuft diese winkelmäßige Verteilung ein Minimum.
Um die Verwendung der in Figur 4 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung besser zu verstehen, wird anschließend die Arbeitsweise zur Regelung des fokussierten Lichtstrahls erläutert.
Um die Erläuterung dieser Arbeitsweise zu vereinfachen, nimmt man an, daß der Laser 6 quasi-kontinuierlich arbeitet, wobei die Periode der durch diesen Laser produzierten Lichtimpulse z.B. in der Größenordnung 500Hz liegt.
Wenn der dünne Spiegel 34 sich dank des Motors 40 dreht und die Einheit 48 bei jeder Umdrehung des Spiegels 34 ein Synchronisationssignal liefert, beginnt man, den Zentrierungsfehler des auf die Eintrittsfläche der optischen Faser 4 fokussierten "Punkts" zu kontrollieren und zu korrigieren.
Wie in Figur 6A zu sehen ist, fällt der Strahl mit der Achse x, der auf die Eintrittsfläche 54 der Faser fokussiert ist und einen Fokalfleck 56 bildet, nicht zusammen mit der Achse y der Faser, wenn ein Zentrierungsfehler vorhanden ist.
Das Licht 58, das durch den kegelstumpfförmigen Spiegel 24 entnommen wird, weist keine Rotationssymmetrie um die Achse y herum auf.
Die Intensität des durch die Photodiode 44 empfangenen Lichtstrahls variiert folglich, wenn der dünne Spiegel 34 eine Umdrehung ausführt und dasselbe gilt für das durch diesen Photodetektor 44 gelieferte Spannungssignal S.
Dies ist dargestellt in Figur 68, wo man in Abhängigkeit vom Drehwinkel A des dünnen Spiegels 34 die Veränderungen dieses Signals S sowie die Veränderungen des Synchronistationssignals t sieht, das gebildet wird durch Synchronisations-"Spitzen".
In dem dargestellten Beispiel fallen diese zusammen mit den Minima des Spannungssignals S.
Indem man die Motoren 18 und 20 durch nicht dargestellte Einrichtungen steuert, kippt man die Fokussierkopfeinheit 10 derart, daß der Fokussierpunkt auf der Eintrittsfläche der optischen Faser wieder zentriert bzw. rezentriert wird.
Diese Rezentrierung ist in Figur 7A schematisch dargestellt.
Man sieht in Figur 7B das dann durch den Photodetektor 44 gelieferte Signal S.
Dieses Signal S weist keine periodischen Maxima mehr auf wie im Falle der Figur 68: seine Intensität ist unabhängig vom Winkel A, denn in dem Fall, wo der Strahl auf die Eintrittsfläche der Faser zentriert ist, ist die winkelmäßige Verteilung der Intensität des Lichts, das nicht in die Faser eindringt, gleichmäßig.
Anschließend sucht man längs der Achse y die Position des Fokussierpunkts, für den die Lichtenergie minimal ist, die durch den kegelstumpfförmigen Spiegel 24 um die Faser herum entnommen wurde.
Dazu verschiebt man die Fokussierlinse 8 mit dem Motor 14 bis zur Lieferung eines minimalen Spannungssignals durch den Photodetektor 44.
Dies ist in Figur 8 schematisch dargestellt, die das Spannungssignal S bei dieser Suche nach der optimalen axialen Position des Fokalflecks zeigt.
Man sieht das Signal S, das man im Falle einer überfokussierung (Kurve I) oder Unterfokussierung (Kurve II) und schließlich im Falle der angestrebten Fokussierung (Kurve III) erhält.
Stellt man bei der Verschiebung der Linse 8 eine Dissymmetrie der Verteilung der Lichtleistung um die Faser 4 herum fest, so zeigt dies an, daß der eintreffende Lichtstrahl 2 auf dieser Linse 8 schlecht zentriert ist, was zu einer Verschlechterung der Fokussierqualität führt.
Man kann dann durch nicht dargestellte Einrichtungen, die nicht Teil der Erfindung sind, den eintreffenden Strahl auf dieser Linse 8 wieder zentrieren.
Nach dieser Zentrierungskorrektur des Strahls auf der Linse 8 beginnt man wieder mit der Korrekturoperation des Zentrierungsfehlers auf der Faser 4, dann mit der Korrektur des axialen Fokussierfehlers bei der Faser usw., bis Zentrierung und Fokussierung in Ordnung sind.
Festzustellen ist, daß die Motoren 14, 18 und 20 eine manuelle Steuerung haben können oder eine automatischen Steuerung mit Hilfe von nicht dargestellten Steuereinrichtungen, die als Eingang sowohl die Synchronisationssignale erhalten, die durch die Einheit 48 geliefert werden, als auch die durch den Photodetektor 44 gelieferten Signale, die in der Folge die Motoren 14, 18 und 20 bis zur Herstellung der Zentrierung und der axialen Fokussierung des Strahls hinsichtlich der optischen Faser 4 steuern.
In diesem Fall werden die Fehler bei der Zentrierung und der axialen Fokussierung durch Regeleinrichtungen korrigiert, die insbesondere bei Bearbeitungsoperationen durch Leistungslaser einsetzbar sind.
In Figur 9 ist schematisch eine andere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung dargestellt.
Diese in Figur 9 dargestellte besondere Ausführungsart unterscheidet sich von der in Figur 4 dargestellten nur durch die Abtasteinrichtungen: im Falle der Figur 9 wurde der dünne Spiegel 34 der Figur 4, der auf einem drehbaren Ring 36 angebracht ist, ersetzt durch eine Einheit, die ein drehbares und durchbohrtes Teil 60 und einen feststehenden durchbohrten Planspiegel 62 umfaßt.
Noch genauer ist das Teil 60 der Entnahmeeinheit 22 gegenüber angeordnet und weist eine Rotationssymmetrie um die Achse y auf.
Dieses Teil 60 ist drehbar um seine Achse y dank eines Kugellagers 64 mittels eines Motors 40 über den Riemen 42, der wieder die Wand des Fokussierkopfs 10 durchdringt.
Zudem enthält das Teil 60 eine erste zentrale Bohrung 66, deren Achse die Achse y ist und die durchquert wird von dem durch die Linse 8 fokussierten Strahl, sowie eine andere, seitliche Bohrung 68, die einen schmalen rechteckigen Schlitz bildet, der sich senkrecht zu der Achse y erstreckt (s. Figur 10).
Dieser rechteckige Schlitz 68 befindet sich dem kegelstumpfförmigen Spiegel 26 gegenüber, so daß er von einem Teil des röhrenförmigen Strahls durchquert wird, den dieser Spiegel 26 reflektiert.
Der Spiegel 62 ist zwischen der Linse 8 und dem Teil 60 angeordnet, und dieser Spiegel 62 ist zur Achse y um 45º geneigt, wie zu sehen in Figur 9.
Außerdem umfaßt dieser Spiegel 62 eine zentrale Bohrung, die von dem durch diese Linse 8 fokussierten Strahl durchquert wird.
Dieser Spiegel 62 ist feststehend und vorgesehen, um die Teile des röhrenförmigen Strahls (Lichtmuster), die durch den Schlitz 68 nacheinander selektioniert werden, aufzufangen, wenn das Teil 60 sich dreht, und um diese Lichtmuster nacheinander in Richtung Detektor 44 zu reflektieren.
Im Falle der Figur 9 ist die Synchronisationseinheit 48 in dem Fokussierkopf 10 befestigt, der Oberseite des Teils 60 gegenüberstehend (wobei diese Seite dem Spiegel 62 zugewandt ist).
Diese Seite ist wieder mit einem das Licht nicht reflektierenden Streifen versehen; daher bei jeder Umdrehung des Teils 60 die Erzeugung einer Synchronisations-"Spitze".
Festzustellen ist, daß die Unterseite des Teils 60, die der Entnahmeeinheit 22 gegenübersteht, leicht konisch und reflektierend gemacht ist, um den nicht - durch den Schlitz 68 entnommenen Teil des Lichtstrahls auf eine gekühlte Zone der Entnahmeeinheit 22 zu reflektieren.
All dies ermöglicht wieder, die Zentrierung und Axialfokussierung des Strahls auf die optische Faser 4 zu überwachen, und die Zentrierungs- und Axialfokussierungsregelungen sind mit denen identisch, die weiter oben erläutert wurden.
In Figur 11 ist schematisch eine dritte besondere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
Diese dritte besondere Ausführungsart unterscheidet sich von der in Figur 9 dargestellten durch die Tatsache, daß das Teil 60, der Motor 40 und der dazugehörende Riemen 42 fehlen.
Außerdem ist der Photodetektor 44 ersetzt durch einen zweidimensionalen Photodetektor 70 des Typs CCD.
In diesem Fall wird die Gesamtheit des von dem kegelstumpfförmigen Spiegel 26 kommenden röhrenförmigen Strahls durch den durchbohrten Planspiegel 62 reflektiert, und es entsteht mittels der Linse 46 auf dem zweidimensionalen Photodetektor 70 eine Abbildung.
Es ist dann möglich, manuell oder automatisch die Motoren 14, 18 und 20 zu aktivieren, wie weiter oben erläutert, um die Zentrierungs- und Axialfokussierungsfehler des Lichtstrahls auf der optischen Faser 4 zu korrigieren.
Die oben mit Bezug auf die Figuren 4 bis 11 beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen ermöglichen z.B. die Einführung eines YAG-Laserstrahls mit einer Leistung über lkw mittels optischer Faser in ein lebensfeindliches Milieu, z.B. für Arbeiten des Abtragens, Dekontaminierens oder Reparierens einer Kernkraftanlage.
Diese Vorrichtungen werden ebenfalls in der Industrie für Bearbeitungsoperationen mittels optischer Fasern eingesetzt und ermöglichen, die Lebensdauer der Eintrittsfläche dieser Fasern zu erhöhen und/oder mit diesen Fasern größere Lichtleistungen zu übertragen.
Anschließend wird mit Bezug auf die Figuren 12 und 13 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben, die wieder ermöglicht, das Zusammenfallen der Achsen eines Lichtstrahls und einer Arbeitsachse zu überwachen (man kann auch von einer Kontrolle der "Ausrichtung" dieses Lichtstrahls sprechen).
Eine solche Vorrichtung kann z.B. für einen Leistungslaserstrahl benutzt werden, für dessen übertragung keine optischen Fasern auf dem Markt erhältlich sind.
Man sieht in Figur 12 einen Laser 6, der einen Laserstrahl 2 produziert, dessen Achse mit x bezeichnet ist, wobei man das Zusammenfallen dieser Achse x mit einer Arbeitsachse y überwachen möchte.
Die Vorrichtung der Figur 12 umfaßt in einem Gehäuse 76, das von dem Laserstrahl 2 durchquert wird, den durchbohrten, um 45º y-Achse geneigten Planspiegel 62 sowie die Fokussierlinse 46 und den Photodetektor 44.
Die Vorrichtung der Figur 12 umfaßt ebenfalls eine Trommel 78, in dem Gehäuse 76 drehbar um diese Achse y gelagert mittels eines Kugellagers 80.
Ein Motor 82 dient als Drehantrieb für diese Trommel, z.B. über ein Zahnrad 84, das in einen Zahnkranz eingreift, der auf der Außenwand der Trommel 78 ausgebildet ist.
Diese letztere weist eine zentrale Bohrung auf, um den Lichtstrahl 2 durchzulassen.
Die Vorrichtung der Figur 12 umfaßt ebenfalls eine Entnahme- und Abtasteinheit 86, die in die Trommel 78 montiert ist.
Diese Einheit 86 umfaßt einen ersten dünnen Planspiegel 88, der mit der y-Achse einen 45º-Winkel bildet und dazu vorgesehen ist, einen kleinen Bruchteil des Laserstrahls 2 an dessen Peripherie zu entnehmen.
Wenn also die Trommel 78 sich um die y-Achse dreht, wird ein kleiner Teil des Laserstrahls längs eines Kreises entnommen, dessen Achse die y-Achse ist.
Die Einheit 86 umfaßt ebenfalls einen zweiten dünnen Planspiegel 90, der ebenfalls mit der y-Achse einen 45&sup4;-Winkel bildet und dem ersten Spiegel 88 gegenübersteht, wie zu sehen in den Figuren 12 und 13.
Dieser zweite Spiegel 90 fängt das durch den Spiegel 88 entnommene und reflektierte Licht auf und reflektiert es auf den durchbohrten Planspiegel 62, der dieses Licht auf den Photodetektor 44 reflektiert, durch die Linse 46.
So bildet man für jede Stellung der Einheit 86 ein Muster bzw. eine Probe des Laserstrahls 2, und man analysiert diese Probe und analysiert folglich durch Drehung der Trommel 78 nacheinander Proben des Laserstrahls 2.
Festzustellen ist, daß diese Analyse in einer zur y- Achse senkrechten Ebene durchgeführt wird, die genau durch einen Punkt O dieser Achse verläuft (wobei sich das Ende des Spiegels 88 in Höhe dieses Punkts befindet).
So ist man in der Lage, die Ausrichtung des Laserstrahls in einem genauen Punkt auf dem Weg dieses Strahls zu kontrollieren.
Ebenso wie weiter oben erläutert, muß die winkelmäßige Verteilung der um die y-Achse herum entnommenen Lichtintensität gleichmäßig sein, wenn die Achsen x und y zusammenfallen (um Synchronisations-"Spitzen" zu erhalten, benutzt man wieder eine Synchronisationseinheit, in Figur 12 nicht dargestellt, aber in Figur 14).
Wie in Figur 12 zu sehen, ist die Entnahme- und Abtasteinheit 86 parallel verstellbar, senkrecht zur y-Achse, z.B. durch eine Feststellschraube 92, die einen radialen Schlitz der Trommel 78 durchquert.
Eine solche Parallelverschiebung ermöglicht, die Lichtentnahmemenge einzustellen.
Außerdem ermöglicht diese Parallelverschiebung, die Vorrichtung der Figur 12 an unterschiedliche Lichtbündeldurchmesser anzupassen.
Die Vorrichtung der Figur 12 ermöglicht ebenfalls, Angaben über die Form des Laserstrahls 2 zu erhalten.
Wenn dieser Strahl z.B. die Tendenz hat, oval zu sein, zeigt dies an, daß die Spiegel des Resonators des Lasers 6 nachgestellt werden müssen.
Diese Vorrichtung ermöglicht, wie man gesehen hat, das Bündel in bezug auf die Drehachse der Trommel 78 zu zentrieren und folglich ein Bezugssystem zu definieren, um diesen Laserstrahl in eine optische Vorrichtung oder in eine Laserbearbeitungsmaschine einzuführen.
Diese Vorrichtung liefert ebenfalls in Echtzeit Informationen, die ermöglichen, die Position des Laserstrahl auf einen Sollwert zu regeln.
Insbesondere bewirken zwei Vorrichtungen von der Art der in Figur 12 dargestellten, nacheinander angeordnet, eine einheitliche Richtung.
Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Figur 14 dargestellt.
In dieser Vorrichtung der Figur 14 wird die Entnahmeund Abtasttechnik der Figur 12 angewendet, um die Ausrichtung eines Laserstrahl zu überwachen, aber diese Vorrichtung der Figur 14 ist ebenfalls geeignet zur Einführung eines Lichtbündels in eine optische Faser, wie man in Figur 14 sieht.
Die Vorrichtung der Figur 14 entspricht nämlich derjenigen der Figur 91 außer daß bei der Vorrichtung der Figur 14 die Einheit 22 nur den kegelstumpfförmigen Spiegel 24 umfaßt (der kegelstumpfförmige Spiegel 26 fehlt).
Die Einheit 22 umfaßt anstelle dieses Spiegels 26 eine zur y-Achse zylindrische Wand, die das durch den kegelstumpfförmigen Spiegel 24 entnommene Licht auffängt.
Außerdem ist das Teil 60 weggelassen und ersetzt durch die Trommel 78 der Figur 12, die wieder durch den Motor 40 über den Riemen 42 angetrieben wird und sich auf dem Kugellager 42 um die y-Achse dreht, in dem Fokussierkopf 10.
Man sieht in Figur 14 auch die Synchronisationseinheit 48, die bei jeder Umdrehung der Trommel 78 eine Synchronsations-"Spitze" liefert und die zu diesem Zweck der Oberseite der Trommel 78 gegenüber angebracht ist (wobei diese Oberseite dem durchbohrten Planspiegel 62 gegenübersteht) 4
Man benutzt z.B. noch einen das Licht nicht reflektierenden Streifen, den man auf dieser Oberseite anbringt, der Synchronisationseinheit 48 gegenüber.
Dank der durch den Photodetektor 44 gelieferten Signale ist man wieder in der Lage, die Zentrierung und die Axialfokussierung des Laserstrahls 2 hinsichtlich der optischen Faser 4 zu überwachen.
Man stellt fest, daß im Falle der Figur 14 diese überwachung dank einer Analyse des Laserstrahls vor der Eintrittsfläche der optischen Faser 4 erfolgt und nicht in Höhe dieser Eintrittsfläche.

Claims

1. Vorrichtung zur überwachung der übereinstimmung zwischen einer Achse (x) eines Lichtbündels (2) und einer Arbeitsachse (y),

dadurch gekennzeichnet

daß sie Einrichtungen (24, 26, 34, 40, 44; 24, 26, 60, 40, 44; 24, 26, 62, 70; 82, 88, 90, 62, 44) zur Entnahme eines peripheren Teils des Bündels längs eines Kreises, dessen Achse die Arbeitsachse (y) ist, und zur Detektion des derart entnommenen Lichts umfaßt, um die Winkel- bzw. winkelmäßige Verteilung der entsprechenden Lichtstärke zu analysieren, wobei diese Winkelverteilung gleichmäßig ist, wenn die Achse (x) des Lichtbündels (2) übereinstimmt bzw. zusammenfällt mit der Arbeitsachse.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme- und Detektionseinrichtungen umfassen:

- einen ersten kegelstumpfartigen Spiegel (24), dessen Achse zusammenfällt mit der Arbeitsachse (y), der an seiner Spitze eine auf die Arbeitsachse zentrierte Bohrung aufweist und der vorgesehen ist, den genannten Teil des Lichtbündels längs des genannten Kreises zu entnehmen und das so entnommene Licht zu reflektieren,

- einen zweiten kegelstumpfartigen Spiegel (26), dessen Achse ebenfalls zusammenfällt mit der Arbeitsachse (y), der aus einem Stück mit dem ersten kegelstumpfartigen Spiegel (24) ist und diesen letzteren umgibt und der vorgesehen ist, das durch diesen ersten kegelstumpfartigen Spiegel reflektierte Licht zu reflektieren, und

- Detektionseinrichtungen (34, 40, 44; 60, 40, 44; 62, 70) des durch den zweiten kegelstumpfartigen Spiegel reflektierten Lichts.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtungen umfassen:

- Abtasteinrichtungen (34, 40, 60) zum Abtasten des durch den zweiten kegelstumpfartigen Spiegel (26) reflektierten Lichts, und

- einen Photodetektor (44), um die nacheinander gebildeten Lichtproben zu detektieren, wobei dieser Photodetektor (44) die Analyse der genannten Winkelverteilung ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtungen umfassen:

- einen dritten Spiegel (34), der auf dem Weg des durch den zweiten kegelstumpfartigen Spiegel (26) reflektierten Lichts angeordnet ist, um einen Teil dieses Lichts aufzufangen, und vorgesehen ist, diesen aufgefangenen Teil in Richtung Photodetektor (44) zu reflektieren, und der um eine Achse (z) drehbar ist, welche die Arbeitsachse (y) schneidet, und

- Dreheinrichtungen (40) des dritten Spiegels (34) um diese Drehachse (z), um sukzessive diese Lichtmuster zu bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtungen umfassen:

- ein Organ (60), drehbar um die Arbeitsachse (y), dem zweiten kegelstumpfartigen Spiegel (26) gegenüberstehend, versehen mit einer zentralen Durchbohrung (66), um das auf die Entnahmeeinrichtungen gerichtete Lichtbündel (2) durchzulassen, und einer seitlichen Durchbohrung (68), um einen Teil des durch den zweiten kegelstumpfartigen Spiegel (26) reflektierten Lichts durchzulassen,

- Dreheinrichtungen (40) dieses Organs (60) um die Arbeitsachse, so daß dieses Organ sukzessive Lichtproben durchläßt, und

- einen dritten Spiegel (62), versehen mit einer zentralen Bohrung (66), um den auf die Entnahmeeinrichtungen gerichteten Lichtstrahl (2) durchzulassen, und dazu vorgesehen, diese sukzessiven Lichtproben aufzufangen und sie in Richtung Photodetektor (44) zu reflektieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtungen umfassen:

- einen dritten Spiegel (62), versehen mit einer zentralen Bohrung (66), um den auf die Entnahmeeinrichtungen gerichteten Lichtstrahl (2) durchzulassen, und dem zweiten kegelstumpfartigen Spiegel (26) gegenüberstehend, um das durch diesen reflektierte Licht aufzufangen, und

- einen zweidimensionalen Photodetektor (70), vorgesehen zum Empfangen des durch diesen dritten Spiegel (62) reflektierten Lichts, wobei dieser Photodetektor (70) ermöglicht, die genannte Winkelverteilung global zu analysieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme- und Detektionseinrichtungen umfassen:

- eine Entnahme- und Abtasteinheit, enthaltend: einen ersten Spiegel (88), der schräg ist in bezug auf die Arbeitsachse (y) und der dazu vorgesehen ist, einen Teil des Lichtbündels (2) an dessen Rand zu entnehmen, längs des genannten Kreises, und diesen entnommenen Teil zu reflektieren,

einen zweiten Spiegel (90), schräg in bezug auf die Arbeitsachse (y), aus einem Stück mit dem ersten schrägen Spiegel (88) und vorgesehen, das durch diesen ersten schrägen Spiegel reflektierte Licht zu reflektieren, und

Dreheinrichtungen (82) der aus dem ersten (88) und zweiten (90) schrägen Spiegel gebildeten Einheit um die Arbeitsachse (y),

- einen dritten Spiegel (62), versehen mit einer zentralen Durchbohrung, um den auf die Entnahme- und Abtasteinrichtung gerichteten Lichtstrahl durchzulassen, und dazu vorgesehen, das durch den zweiten schrägen Spiegel reflektierte Licht aufzufangen, und

- einen Photodetektor (44), um das durch den dritten Spiegel (62) reflektierte Licht zu detektieren, wobei dieser Photodetektor (44) die Analyse der genannten Winkelverteilung ermöglicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem Einrichtungen (92) zur Parallelverschiebung der durch den ersten (88) und zweiten (90) schrägen Spiegel gebildeten Einheit senkrecht zur Arbeitsachse (y) umfaßt.

9. System zum Einführen eines Lichtbündels in eine optische Faser (4), wobei dieses System Fokussiereinrichtungen (8) des Lichtbündels (2) auf die Eintrittsfläche der optischen Faser umfaßt,

dadurch gekennzeichnet,

daß es außerdem die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält, und dadurch, daß die Arbeitsachse (y) die Achse des Kerns der optischen Faser ist, und dadurch, daß der genannte Kreis in der Ebene der Eintrittsfläche dieser Faser (4) liegt, wobei die Vorrichtung dann ermöglicht, ebenfalls die Fokussierung des Lichtbündels auf die Eintrittsfläche der Faser zu kontrollieren bzw. zu steuern, und die Leuchtstärke des detektierten Lichts minimal ist, wenn diese Fokkusierung durchgeführt wird.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einem der Ansprüche 2 bis 6 entspricht, und dadurch, daß das System außerdem Einrichtungen (32) zum Einleiten eines Fluids ins Innere des ersten kegelstumpfartigen Spiegels (24) hin zur Eintrittsfläche der optischen Faser (4) umfaßt, um diese zu kühlen.