Kompakter Multiplexer/Demultiplexer Compact multiplexer / demultiplexer
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kompakten Multiplexer/Demultiplexer.The present invention relates to a compact multiplexer / demultiplexer.
Das sogenannte Multiplexverfahren ist ein Verfahren zur gemeinsamen Übertragung mehrerer unabhängiger Signale (Primärsignale) über ein einziges Übertragungsmedium. In einem Multi- plexer werden die verschiedenen primären Signale zu einem einzigen Multiplexsignal zusam- mengefaßt und übertragen. Auf der Empfangsseite werden sie in einem Demultiplexer wieder getrennt. Beim sogenannten Frequenzmultiplexverfahren belegt jedes Signal ein Frequenzband bestimmter Breite. Durch Modulation mit gestaffelten Trägerfrequenzen werden die Basisbänder mehrerer primärer Signale so in höhere Frequenzlagen verschoben, so daß sie auf der Frequenzskala nebeneinander zu liegen kommen. So entsteht ein Frequenzmultiplexsignal, das dann gegebenenfalls verstärkt und übertragen wird. Auf der Empfängerseite werden die einzelnen Signale in der Regel mit Hilfe von Frequenzfiltern wieder voneinander getrennt und durch Demodulation in die ursprüngliche Frequenzlage gebracht.The so-called multiplex method is a method for the common transmission of several independent signals (primary signals) over a single transmission medium. In a multiplexer, the various primary signals are combined into a single multiplex signal and transmitted. On the receiving side they are separated again in a demultiplexer. In the so-called frequency multiplexing method, each signal occupies a frequency band of a certain width. By modulating with staggered carrier frequencies, the base bands of several primary signals are shifted to higher frequency positions so that they come to lie next to each other on the frequency scale. This results in a frequency multiplexed signal which is then optionally amplified and transmitted. On the receiver side, the individual signals are usually separated again by means of frequency filters and brought by demodulation in the original frequency position.
Für die Übertragung von Signalen auf Lichtwellenleitern kommt im allgemeinen das sogenannte Wellenlängenmultiplexverfahren zur Anwendung, das ein optisches Frequenzmultiplexverfahren darstellt. Beim Multiplexverfahren werden Lichtsignale unterschiedlicher Frequenz für die Übertragung verwendet. Dabei stellt jede verwendete Frequenz einen eigenen Übertragungskanal zur Verfügung, auf dem die eigentlichen zu übertragenden Daten moduliert werden können (Amplitudenmodulation). Die auf diese Art und Weise modulierten Datensignale werden dann mittels entsprechender optischer Koppelelemente gebündelt und gleichzeitig, jedoch unabhängig voneinander, übertragen. Am Empfänger dieser optischen Multiplexverbindung werden in einem Demultiplexer dann die einzelnen optischen Übertragungskanäle mit Hilfe von entsprechenden wellenlängenselektiven Elementen, z. B. passive optische Filter, wieder getrennt und mit entsprechenden Detektorelementen in elektrische Signale umgewandelt.For the transmission of signals on optical waveguides, the so-called wavelength division multiplexing method is generally used, which represents an optical frequency division multiplexing method. In the multiplex method, light signals of different frequency are used for the transmission. Each frequency used provides its own transmission channel, on which the actual data to be transmitted can be modulated (amplitude modulation). The data signals modulated in this way are then bundled by means of corresponding optical coupling elements and transmitted simultaneously but independently of one another. At the receiver of this optical multiplex connection in a demultiplexer then the individual optical transmission channels by means of corresponding wavelength-selective elements, for. B. passive optical filters, again separated and converted with corresponding detector elements into electrical signals.
Optische Multiplexer und Demultiplexer sind seit langem bekannt. Grundsätzlich kann ein Multi- plexer durch Umkehrung des Strahlengangs auch als Demultiplexer eingesetzt werden und umgekehrt. Dabei müssen lediglich statt Detektoren, welche die empfangenen übertragenen
- -Optical multiplexers and demultiplexers have long been known. In principle, a multiplexer can also be used as a demultiplexer by reversing the beam path and vice versa. In this case, only instead of detectors, which transmitted the received - -
optischen Signale in elektrische Signale umwandeln, Laser, welche die entsprechenden zu ü- bertragenden Lichtsignale erzeugen, verwendet werden.convert optical signals into electrical signals, lasers which generate the corresponding optical signals to be transmitted are used.
Im folgenden bezieht sich die Beschreibung explizit auf Demultiplexer. Es versteht sich aber, daß die beschriebenen Merkmale mit Vorteil auch bei Multiplexern zur Anwendung kommen können, wobei sich dann die Strahlrichtung einfach umkehrt.In the following, the description explicitly refers to demultiplexers. It is understood, however, that the described features can be used with advantage also in multiplexers, in which case the beam direction is simply reversed.
Demultiplexer weisen im allgemeinen einen Eingangsanschluß für das Einkoppeln eines optischen Signals, das Signalkomponenten verschiedener Wellenlängen aufweist, mindestens ein wellenlängensensitives Element sowie mindestens zwei fokussierende Elemente auf, wobei das wellenlängensensitive Element und die fokussierenden Elemente derart angeordnet sind, daß zumindest ein Teil eines über den Eingangsanschluß eingekoppelten optischen Signals zunächst auf das wellenlängensensitive Element und dann auf ein fokussierendes Element und ein weiterer Teil zunächst auf das wellenlängensensitive Element und dann auf ein anderes fokussierendes Element trifft. Unter einem wellenlängenselektiven Element wird jegliches Element verstanden, das, in den Strahlengang gestellt, einen, mehrere oder sogar sämtliche Wellenlängenkanäle beeinflußt. Unter Beeinflussen wird beispielsweise Reflektieren, Absorbieren, Verstärken, Abschwächen, Unterbrechen oder Polarisieren verstanden.Demultiplexers generally have an input terminal for coupling an optical signal having signal components of different wavelengths, at least one wavelength-sensitive element and at least two focusing elements, wherein the wavelength-sensitive element and the focusing elements are arranged such that at least a part of a via the input terminal coupled optical signal first on the wavelength-sensitive element and then on a focusing element and another part first on the wavelength-sensitive element and then encounters another focusing element. A wavelength-selective element is understood to be any element which, when placed in the beam path, influences one, several or even all wavelength channels. Influencing is understood as meaning, for example, reflection, absorption, amplification, attenuation, interruption or polarization.
Unter einem fokussierenden Element wird jedes Element verstanden, das in der Lage ist, einfallende parallele Lichtstrahlen im wesentlichen in einem Punkt, dem sogenannten Brennpunkt oder Fokus, zu bündeln. Als fokussierende Elemente können beispielsweise optische Linsen oder Hohlspiegel verwendet werden.By a focusing element is meant any element capable of concentrating incident parallel beams of light substantially at one point, the so-called focus or focus. As focusing elements, for example, optical lenses or concave mirrors can be used.
Im einfachsten Fall weist der Demultiplexer lediglich ein wellenlängensensitives Element und zwei fokussierende Elemente auf. Ein Eingangssignal, das aus zwei getrennten Frequenzkomponenten (Frequenzkanälen) besteht, wird dann auf das wellenlängensensitive Element gerichtet, das die eine Frequenzkomponente reflektiert und die andere transmittieren läßt. Die fokussierenden Elemente sind nun derart angeordnet, daß das eine den transmittierten Strahl und das andere den reflektierten Strahl empfängt und in dem jeweiligen Brennpunkt bündelt. Wird nun an den entsprechenden Brennpunkten ein geeigneter Strahlungsdetektor, z. B. eine Photodiode, angeordnet, so kann die Amplitude, d.h. die Strahlungsintensität des Frequenzsignals, elektrisch erfaßt werden. Im allgemeinen weist ein Demultiplexer jedoch eine Mehrzahl von wellenlängensensitiven Elementen auf, auf die das Signal entlang des Strahlengangs nacheinan- der gerichtet wird, wobei jedes wellenlängensensitive Element einen Wellenlängenkanal von
- -In the simplest case, the demultiplexer has only one wavelength-sensitive element and two focusing elements. An input signal consisting of two separate frequency components (frequency channels) is then directed to the wavelength-sensitive element which reflects one frequency component and transmits the other. The focusing elements are now arranged such that one receives the transmitted beam and the other receives the reflected beam and focuses in the respective focal point. If a suitable radiation detector, eg. As a photodiode arranged so the amplitude, ie, the radiation intensity of the frequency signal can be detected electrically. In general, however, a demultiplexer has a plurality of wavelength-sensitive elements, on which the signal is directed one after the other along the beam path, each wavelength-sensitive element having a wavelength channel of - -
dem restlichen Signal abtrennt. Die Anordnung von mehreren wellenlängensensitiven Elementen wird auch das Filterkaskade bezeichnet.the remaining signal is disconnected. The arrangement of several wavelength-sensitive elements is also called the filter cascade.
Die Herstellung von Demultiplexern ist jedoch im allgemeinen sehr aufwendig. Dies liegt u. a. an der notwendigen Justierung. Das aus einem entsprechenden Übertragungsmedium, z. B. einer Glasfaser, kombinierte Signal muß mit Hilfe einer exakt justierten Anordnung von Filtern und Spiegeln auf entsprechende Detektorelemente gelenkt werden, um eine effektive Aufspaltung des Signals in seine einzelnen Kanalkomponenten zu bewirken. Darüber hinaus weisen bekannte Demultiplexer vergleichsweise große Abmessungen auf.However, the production of demultiplexers is generally very expensive. This is u. a. at the necessary adjustment. The from a corresponding transmission medium, for. As a glass fiber, combined signal must be directed by means of a precisely adjusted arrangement of filters and mirrors to corresponding detector elements in order to effect an effective splitting of the signal into its individual channel components. In addition, known demultiplexers have comparatively large dimensions.
Es ist bereits aus der EP 1 004 907 ein optischer Wellenlängendemultiplexer aus einer optisch transparenten Struktur bekannt. Das aus einer Glasfaser austretende Signal wird innerhalb des transparenten Materials geführt. Dabei ist die transparente Struktur zweiteilig ausgeführt, wobei zwischen den beiden Teilen entsprechende optische Filter angeordnet sind. Obgleich dieser Demultiplexer bereits kompakt ist, ist er nur unter großem herstellungstechnischen Aufwand herzustellen und muß aufwendig justiert werden. Daher ist in der DE 10 2005 010 557 bereits vorgeschlagen worden, ein mehrere fokussierende Elemente aufweisendes Formteil sowie eine mehrere wellenlängensensitive Elemente aufweisende Trägerplatte auf einer Aufbauplatte anzuordnen. Dadurch hat sich der Justierungsaufwand der fokussierenden Elemente relativ zur Trägerplatte vereinfacht. Bei der in der DE 10 2005 010 557 beschriebenen Ausführungsform müssen jedoch die Detektoren sehr aufwendig justiert werden.It is already known from EP 1 004 907 an optical wavelength demultiplexer of an optically transparent structure. The signal emerging from a glass fiber is guided inside the transparent material. In this case, the transparent structure is made in two parts, wherein between the two parts corresponding optical filters are arranged. Although this demultiplexer is already compact, it is only to manufacture under great manufacturing effort and must be adjusted consuming. For this reason, it has already been proposed in DE 10 2005 010 557 to arrange a shaped part having a plurality of focusing elements as well as a carrier plate having a plurality of wavelength-sensitive elements on a mounting plate. As a result, the adjustment effort of the focusing elements has been simplified relative to the carrier plate. In the embodiment described in DE 10 2005 010 557, however, the detectors must be adjusted very expensive.
Es ist daher vor dem Hintergrund des beschriebenen Standes der Technik Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Demultiplexer oder Multiplexer mit einem Anschluß für das Einkoppeln und/oder Auskoppeln eines optischen Signals, welches Signalkomponenten verschiedener Wellenlängen aufweist, einer Trägerplatte mit mindestens einem wellenlängensensitiven Element, einem Fokussierglied mit mindestens zwei fokussierenden Elementen sowie einer Detektoroder Signalerzeugerplatte, auf der mindestens zwei Detektoren oder Signalerzeuger angeordnet sind, bereitzustellen, der einfacher zu justieren ist und zudem einen im Vergleich zum Stand der Technik kompakteren Aufbau zeigt.It is therefore an object of the present invention to provide a demultiplexer or multiplexer having a terminal for coupling and / or decoupling an optical signal having signal components of different wavelengths, a carrier plate having at least one wavelength-sensitive element, a focusing member with at least two focusing elements and a detector or signal generator plate on which at least two detectors or signal generators are arranged to provide, which is easier to adjust and also shows a more compact compared to the prior art construction.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß das Fokussierglied mindestens einen vorzugsweise einstückig mit dem Fokussierglied ausgebildeten Faseranschlag für die Justierung eines Wellenleiters aufweist und mit der Detektor- oder Signalerzeugerplatte oder mit der Trägerplatte über ein elastisches Verbindungselement verbunden ist.
- -This is achieved according to the invention in that the focusing element has at least one fiber stop, preferably integrally formed with the focusing element, for the adjustment of a waveguide and is connected to the detector or signal generator plate or to the carrier plate via an elastic connecting element. - -
Durch diese Maßnahme kann die bislang übliche Justierreihenfolge verändert und damit vereinfacht werden. Im ersten Schritt wird die Faser an den Faseranschlag gelegt und fixiert. Dadurch ist die Faser relativ zum Fokussierglied justiert.By this measure, the hitherto customary adjustment can be changed and thus simplified. In the first step, the fiber is placed on the fiber stop and fixed. As a result, the fiber is adjusted relative to the focusing.
Als nächstes wird die Trägerplatte auf der Detektor- oder Signalerzeugerplatte platziert und gegenüber dieser ausgerichtet. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die beiden genannten Schritte auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können.Next, the carrier plate is placed on and aligned with the detector or signal generator plate. It should be noted that the two steps mentioned above can also be carried out in reverse order.
Erst danach wird das Fokussierglied aktiv gegenüber der Trägerplatte und der Detektor- und Signalerzeugerplatte ausgerichtet. Dabei kann ein Lichtsignal über die Glasfaser eingekoppelt werden, so dass der Strahlenverlauf verfolgt werden kann. Über die Detektoren kann erfasst werden, ob das Signal korrekt auf die Detektorfläche ausgerichtet ist. Sobald dies der Fall ist, wird das Fokussierglied über ein elastisches Verbindungselement mit der Trägerplatte oder vorzugsweise mit der Detektor- oder Signalerzeugerplatte verbunden.Only then is the focusing member actively aligned with the carrier plate and the detector and signal generator plate. In this case, a light signal can be coupled via the glass fiber, so that the beam path can be followed. The detectors can be used to detect whether the signal is correctly aligned with the detector surface. As soon as this is the case, the focusing member is connected via an elastic connecting element to the carrier plate or preferably to the detector or signal generator plate.
Obgleich - wie bereits ausgeführt - die vorliegende Erfindung in gleicher Weise für Multiplexer und Demultiplexer verwendet werden kann, wird im folgenden die Erfindung lediglich anhand eines Demultiplexers beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass prinzipiell auch ein Multiplexer entsprechend ausgebildet sein könnte, wobei lediglich die Signalrichtung umgedreht und die Detektoren durch Signalerzeuger, wie z. B. LEDs oder VCSEL-Laser, ersetzt werden müssen.Although, as already stated, the present invention can equally be used for multiplexers and demultiplexers, in the following the invention will be described by means of a demultiplexer only. It is understood, however, that in principle, a multiplexer could be designed accordingly, with only the signal direction reversed and the detectors by signal generators, such as. As LEDs or VCSEL laser must be replaced.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Detektoren der Detektorplatte auf der dem Fokussierglied zugewandten Seite der Detektorplatte angeordnet, wobei vorzugsweise zwischen Fokussierglied und Detektorplatte ein Spalt gebildet wird und die Detektoren zumindest teilwei- se in dem Spalt angeordnet sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der die fokussie- renden Elemente verlassende Lichtstrahl nicht durch die Detektorplatte hindurchtreten muß, sondern direkt auf die Detektorelemente gerichtet werden kann. Der Spalt zwischen Fokussierglied einerseits und Detektorplatte andererseits kann beispielsweise durch Abstandselemente verwirklicht werden, die zwischen Fokussierglied und Detektorplatte angeordnet sind, so daß sich zwischen zwei Abstandselementen ein Spalt bildet, in dem wiederum die Detektoren angeordnet sein können. Selbstverständlich können die Abstandselemente einstückig entweder mit dem Fokussierglied und/oder mit der Detektorplatte ausgebildet sein.In a preferred embodiment, the detectors of the detector plate are arranged on the side facing the focusing member of the detector plate, preferably between the focusing and the detector plate, a gap is formed and the detectors are at least partially arranged in the gap. This embodiment has the advantage that the light beam leaving the focussing elements does not have to pass through the detector plate, but can be directed directly at the detector elements. The gap between the focusing member on the one hand and the detector plate on the other hand, for example, can be realized by spacer elements which are arranged between the focusing and detector plate, so that between two spacers forms a gap, in turn, the detectors can be arranged. Of course, the spacer elements may be integrally formed either with the focusing member and / or with the detector plate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Fokussierglied und das mit dem Fokus- sierglied über das Verbindungselement verbundenen Element, d.h. Detektorplatte oder Trägerplatte, aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, so daß bei den typischen Betriebstempera-
- -In a further preferred embodiment, the focusing element and the element connected to the focusing element via the connecting element, ie detector plate or carrier plate, are made of different materials, so that at the typical operating temperatures - -
turen, wie z. B. bei einer Temperatur von 25°C, das Material, aus dem das Fokussierglied hergestellt ist, einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material, aus dem das über das Verbindungselement mit dem Fokussierelement verbundene Element hergestellt ist.tures, such as Example, at a temperature of 25 ° C, the material from which the focusing member is made, a greater coefficient of expansion than the material from which the element connected via the connecting element with the focusing element is made.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fokussierglied mit der Detektorplatte verbunden. Daher wird im folgenden das Verbindungselement und dessen Vorteile in Bezug auf die Verbindung von Fokussierglied mit der Detektorplatte beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass das Fokussierglied stattdessen auch mit der Trägerplatte verbunden sein könnte.In a preferred embodiment, the focusing member is connected to the detector plate. Therefore, the connection element and its advantages with respect to the connection of the focusing element with the detector plate will be described below. It is understood, however, that the focusing member could instead also be connected to the carrier plate.
So ist es beispielsweise möglich, das Fokussierelement als Formteil aus Kunststoff herzustellen, wobei die Fokussierelemente einstückig als gekrümmte reflektierende Flächen ausgebildet sein können, wie dies in der DE 10 2005 010 557 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.Thus, it is possible, for example, to produce the focusing element as a molded part made of plastic, wherein the focusing elements can be integrally formed as curved reflecting surfaces, as described in DE 10 2005 010 557, the content of which is hereby incorporated into this application.
Die Detektorplatte kann statt dessen aus einem Material mit deutlich geringerem Ausdehnungskoeffizienten hergestellt werden, wie z. B. Kovar oder einer Keramik. Unter Kovar werden Legierungen verstanden, die einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, typischerweise von weniger als 10 ppm/K haben. Da die Detektorplatte die Detektoren aufnimmt, müssen entsprechende elektrische Anschlüsse durch die Detektorplatte geführt werden. Um insgesamt eine hohe Dichtigkeit zu erzielen, können beispielsweise Metallglasdurchführungen zum Einsatz kommen. Diese sind jedoch nur mit Materialien mit sehr geringem Ausdehnungskoeffizienten verwirklichbar. Die Verwendung von unterschiedlichen Materialien erlaubt daher die kostengünstige und einfache Herstellung des Fokussiergliedes als Formteil aus Kunststoff und gleichzeitig vakuumdichte elektronische Durchführungen durch die Detektorplatte.The detector plate may instead be made of a material having a significantly lower coefficient of expansion, such. B. Kovar or a ceramic. By Kovar is meant alloys that have a very low coefficient of thermal expansion, typically less than 10 ppm / K. Since the detector plate receives the detectors, corresponding electrical connections must be passed through the detector plate. In order to achieve a high overall tightness, for example, metal glass feedthroughs can be used. However, these can only be realized with materials having a very low coefficient of expansion. The use of different materials therefore allows the cost-effective and simple production of the focusing element as a molding made of plastic and at the same time vacuum-tight electronic feedthroughs through the detector plate.
Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Detektorplatte einerseits und Fokussierglied andererseits kann es jedoch in extremen Temperatursituationen zu einer Dejustie- rung des Demultiplexers kommen.Due to the different coefficients of expansion of the detector plate on the one hand and the focusing element on the other hand, however, in extreme temperature situations a de-adjustment of the demultiplexer may occur.
Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Verbindungselement zwei Federelemente aufweist, die jeweils in zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils mindestens doppelt so große Federkonstanten wie in der dritten, zu den beiden ersten Raumrichtungen senkrechten Raumrichtung, der sogenannten Elastizitätsrichtung, hat, wobei die beiden Federelemente Elastizitätsrichtungen aufweisen, die nicht parallel zueinander verlaufen. Grundsätzlich können Verbindungselemente verwendet werden, wie sie beispielsweise in der
- -Therefore, in a preferred embodiment, it is provided that the connecting element has two spring elements, each in two mutually perpendicular directions each have at least twice as large spring constants as in the third, perpendicular to the two first spatial directions spatial direction, the so-called elasticity direction, the two Spring elements have elasticity directions that are not parallel to each other. In principle, connecting elements can be used, as they are for example in the - -
DE 10 2005 040 731 beschrieben und gezeigt sind, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.DE 10 2005 040 731 are described and shown, the contents of which are hereby incorporated into this application.
Durch die Verwendung der beschriebenen Verbindungselemente wird erreicht, daß zumindest die Winkelgenauigkeit bei größeren Temperaturänderungen relativ hoch bleibt. Dabei dient jedes Federelement dazu, einerseits die Bewegung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil, insbesondere bei einer Temperaturveränderung, in einer Richtung, der sogenannten Elastizitätsrichtung, in begrenztem Maße zuzulassen, während eine entsprechende Relativbewegung in den anderen hierzu in etwa senkrecht verlaufenden Richtungen möglichst verhindert wird. Dabei verläuft die Elastizitätsrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen parallel zu den zueinander auszurichtenden Flächen von Fokussierglied und Detektorplatte.By using the connecting elements described it is achieved that at least the angular accuracy remains relatively high for larger temperature changes. In this case, each spring element serves on the one hand to allow the movement of the first component relative to the second component, in particular with a change in temperature in one direction, the so-called elasticity direction to a limited extent, while a corresponding relative movement in the other to this extent possible in approximately perpendicular directions prevented becomes. In this case, in a preferred embodiment, the elasticity direction runs essentially parallel to the surfaces of the focusing element and the detector plate which are to be aligned with one another.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Fokussierglied als Formteil ausgebildet, wobei vorzugsweise die fokussierenden Elemente einstückig mit dem Formteil ausgebildet sind und aus gekrümmten reflektierenden Flächen bestehen. Die gekrümmten reflektierenden Flächen können beispielsweise derart ausgebildet sein, wie in der DE 100 43 985 beschrieben ist, die hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Das Formteil kann prinzipiell so ausgebildet sein, wie in der DE 10 2005 010 557 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.In a further preferred embodiment, the focusing member is formed as a molded part, wherein preferably the focusing elements are formed integrally with the molded part and consist of curved reflecting surfaces. The curved reflecting surfaces may for example be formed as described in DE 100 43 985, which is incorporated herein by reference. The molding can in principle be designed as described in DE 10 2005 010 557, the content of which is hereby incorporated into this application.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Faseranschlag 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 dabei Ausführungsformen, bei denen der Anschlag eine Justierung zumindest in zwei Richtungen oder, besonders bevorzugt, sogar in drei Richtungen erlaubt.In a further preferred embodiment, the fiber stop can be realized, for example, by a flat surface on which the focal point of the curved surface lies. As a result, the glass fiber must be placed only on the flat surface to facilitate an exact adjustment of the glass fiber in one direction. Embodiments in which the stop permits an adjustment at least in two directions or, particularly preferably, even in three directions, are preferred.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerplatte zwei parallel zueinander angeordnete Flächen auf, wobei auf der einen Fläche ein reflektierendes Element und auf der anderen Fläche das zumindest eine wellenmodifizierende Element angeordnet ist. Durch die Verwendung einer Trägerplatte mit zwei parallel zueinander angeordneten Flächen ist sichergestellt, daß reflektierendes Element einerseits und wellenmodifizierende Elemente andererseits exakt zueinander angeordnet sind. Das reflektierende Element kann beispielsweise ein Spiegelelement sein.
- -In a further preferred embodiment, the carrier plate has two surfaces arranged parallel to one another, wherein a reflective element is arranged on one surface and the at least one wave-modifying element is arranged on the other surface. By using a support plate with two mutually parallel surfaces ensures that reflective element on the one hand and wave-modifying elements on the other hand are arranged exactly to each other. The reflective element may be, for example, a mirror element. - -
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die zumindest zwei Detektoren der Detektorplatte auf einer Linie liegen, die parallel zu den parallelen Flächen der Trägerplatte verläuft. Dies ermöglicht eine einfache Justierung der Trägerplatte gegenüber der Detektorplatte, so daß eine optische Justierung derart, daß die parallelen Flächen und die Detek- torzeile parallel verlaufen, einfach zu verwirklichen ist.In a further preferred embodiment, it is provided that the at least two detectors of the detector plate lie on a line which runs parallel to the parallel surfaces of the carrier plate. This allows a simple adjustment of the carrier plate relative to the detector plate, so that an optical adjustment in such a way that the parallel surfaces and the detector line run parallel, is easy to implement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Detektorplatte und/oder die Trägerplatte mindestens ein Abstandselement aufweist, wobei das mindestens eine Abstandselement derart angeordnet ist, daß ein Spalt zwischen Detektorplatte und Trägerplatte gebildet wird, wobei vorzugsweise elektrische Anschlüsse der Detektoren innerhalb des Spalts angeordnet sind. Selbstverständlich kann das Abstandselement an der Detektorplatte und/oder der Trägerplatte einstückig befestigt sein. Durch die Anordnung der elektrischen Anschlüsse im Spalt kann das Multiplexer/Demultiplexerelement kompakter ausgebildet sein.In a further preferred embodiment it is provided that the detector plate and / or the support plate has at least one spacer element, wherein the at least one spacer element is arranged such that a gap between the detector plate and carrier plate is formed, preferably arranged electrical terminals of the detectors within the gap are. Of course, the spacer can be integrally attached to the detector plate and / or the carrier plate. The arrangement of the electrical connections in the gap, the multiplexer / demultiplexer element can be made more compact.
Die Trägerplatte kann Durchgangsöffnungen aufweisen, die für den Signalstrahl vorgesehen sind, so dass die Trägerplatte kein Material in den Strahlengang einfügt. Werden als fokussie- rende Elemente gekrümmte reflektierende Flächen verwendet, kommt der gesamte Demultiple- xer/Multiplexer abgesehen von den unvermeidlichen Bandfiltern völlig ohne Material im Strahlengang aus. Dadurch kann eine hohe Signalausbeute erreicht werden.The carrier plate may have passage openings which are provided for the signal beam, so that the carrier plate does not insert any material into the beam path. If curved reflective surfaces are used as focusing elements, the entire demultiplexer / multiplexer, apart from the unavoidable bandpass filters, can do without any material in the beam path. As a result, a high signal yield can be achieved.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der zugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Detektorplatte,1 a detector plate,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Trägerplatte,2 is a perspective view of a carrier plate,
Fig. 3 eine weitere perspektivische Ansicht der Trägerplatte von Fig. 2,3 is another perspective view of the carrier plate of Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Fokussiergliedes,4 is a perspective view of a focusing,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Fokussiergliedes mit Glasfaser, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselementes, Fig. 7 eine Explosionsansicht des Demultiplexers,5 shows a perspective view of a focusing element with glass fiber, FIG. 6 shows a perspective view of a connecting element, FIG. 7 shows an exploded view of the demultiplexer,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte mit aufgesetztem Fokussierelement, Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte mit aufgesetzter Trägerplatte, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte mit aufgesetzter Trägerplatte und Fo- kussierelement,9 shows a perspective view of the detector plate with attached carrier plate, FIG. 10 shows a perspective view of the detector plate with attached carrier plate and focusing element, FIG.
Fig. 11 eine weitere perspektivische Ansicht wie in Fig. 10,
- -11 is another perspective view as in Fig. 10, - -
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht mit eingezeichnetem Strahlungsverlauf und Fig. 13 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der Ansicht von Fig. 12.FIG. 12 shows a perspective view with the course of radiation drawn in, and FIG. 13 shows a perspective view similar to the view of FIG. 12.
In Fig.1 ist eine Detektorplatte 1 dargestellt. Die Detektorplatte 1 weist eine Grundplatte 2 aus vernickeltem Kovar auf. Auf der Grundplatte 2 sind vier Detektoren 4 mit entsprechenden Signalverarbeitungselementen 3 angeordnet.1 shows a detector plate 1 is shown. The detector plate 1 has a base plate 2 made of nickel-plated Kovar. On the base plate 2, four detectors 4 are arranged with corresponding signal processing elements 3.
Die Grundplatte 2 weist eine Reihe von in Glas eingeschmolzene elektrische Durchführungen 5 auf, über die die Detektoren elektrisch von der Rückseite der Grundplatte 2 kontaktiert werden können. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind die Verbindungsdrähte nicht dargestellt worden.The base plate 2 has a series of fused in glass electrical feedthroughs 5, via which the detectors can be contacted electrically from the back of the base plate 2. For ease of illustration, the connecting wires have not been shown.
Die Detektorplatte 1 weist eine Reihe von Abstandselementen 6, 7 auf, deren Bedeutung später beschrieben wird.The detector plate 1 has a series of spacer elements 6, 7, the meaning of which will be described later.
In Fig. 2 und Fig. 3 sind zwei perspektivische Ansichten einer Trägerplatte 8 gezeigt. Die Trägerplatte 8 weist zwei zueinander parallel verlaufende Flächen 9, 9' auf. Auf der einen Fläche 9' ist ein Spiegelelement 10 angeordnet, während auf der gegenüberliegenden Fläche 9 mehrere wellenmodifizierende Elemente 1 1 angeordnet sind. Als wellenmodifizierende Elemente kom- men Bandfilter zum Einsatz, die jeweils einen bestimmten Wellenlängenkanal transmittieren, während alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert werden. Die Trägerplatte 8 ist aus Metall gefertigt. Um ein Passieren der Lichtstrahlen von den wellenmodifizierenden Elementen zu dem reflektierenden Element 10 und zurück zu gewährleisten, sind entsprechende Bohrungen 12 in die Trägerplatte 8 eingebracht.In Fig. 2 and Fig. 3, two perspective views of a support plate 8 are shown. The support plate 8 has two mutually parallel surfaces 9, 9 '. On one surface 9 ', a mirror element 10 is arranged, while on the opposite surface 9 a plurality of wave-modifying elements 1 1 are arranged. As wave-modifying elements, band filters are used, each of which transmits a certain wavelength channel, while all other wavelength channels are reflected. The support plate 8 is made of metal. In order to ensure passage of the light rays from the wave-modifying elements to the reflecting element 10 and back, corresponding holes 12 are made in the support plate 8.
In Fig. 4 ist ein Fokussierglied 13 dargestellt. Das Fokussierglied weist eine Reihe von fokussie- renden Elementen 14, 14' auf. Die fokussierenden Elemente 14, 14' sind gekrümmte reflektierende Flächen, die derart gekrümmt sind, daß sie einen parallelen Lichtstrahl in einem Punkt, dem sogenannten Fokuspunkt oder Brennpunkt, fokussieren. Das Fokussierglied 13 ist als Formteil ausgebildet, d. h. das Fokussierglied und die fokussierenden Elemente 14, 14' sind einstückig. Weiterhin sind zwei Anschlagflächen 15, 15' vorgesehen. Zur Justierung einer Glasfaser 16 (siehe Fig. 5) wird die Glasfaser 16 auf die beiden Faseranschläge 15 und 15' gelegt.4, a focusing member 13 is shown. The focusing element has a number of focusing elements 14, 14 '. The focusing elements 14, 14 'are curved reflecting surfaces which are curved so as to focus a parallel beam of light at a point, the so-called focal point or focal point. The focusing member 13 is formed as a molded part, d. H. the focusing member and the focusing elements 14, 14 'are integral. Furthermore, two stop surfaces 15, 15 'are provided. To adjust a glass fiber 16 (see Fig. 5), the glass fiber 16 is placed on the two fiber stops 15 and 15 '.
Der divergent aus dem Glasfaserende austretende Lichtstrahl liegt im Brennpunkt des fokussie- renden Elementes 14'. Durch das fokussierende Element 14' wird der divergente Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt und wird dann, wie im folgenden noch detaillierter
- -The divergent light beam emerging from the glass fiber end lies in the focal point of the focusing element 14 '. Focusing element 14 'converts the divergent light beam into a parallel beam of light and then becomes more detailed as will be discussed below - -
erläutert wird, auf das Reflexionselement 10 gerichtet und reflektiert und dann auf ein weiteres fokussierendes Element 14 gerichtet. Im Lichtpfad ist ein erstes wellenlängensensitives Element 1 1 angeordnet, das sicherstellt, daß nur ein Wellenlängenkanal auf das fokussierende Element 14 trifft. Das fokussierende Element 14 wandelt den parallelen Lichtstrahl in einen fokussierten Strahl um, wobei die Detektoren 4 im Fokus der fokussierenden Elemente 14 angeordnet sind.directed and reflected on the reflection element 10 and then directed to a further focusing element 14. In the light path, a first wavelength-sensitive element 11 is arranged, which ensures that only one wavelength channel strikes the focusing element 14. The focusing element 14 converts the parallel light beam into a focused beam, the detectors 4 being arranged in the focus of the focusing elements 14.
In Fig. 6 ist ein Verbindungselement gezeigt, das für die Verbindung des Fokussiergliedes 13 mit der Detektorplatte 1 vorgesehen ist. Das Verbindungselement besteht aus einem Steg 21 und vier sich hiervon erstreckenden Federelementen 17, 18, 19, 20, die jeweils einen Kontakt- abschnitt und einen sich daran anschließenden Abschnitt mit gegenüber dem Kontaktabschnitt reduzierter Dicke haben. Der Steg 21 weist Biegestellen sowie einen Verschlußbiegemechanismus auf, so daß das Verbindungselement einstückig hergestellt werden kann.In Fig. 6, a connecting element is shown, which is provided for the connection of the focusing element 13 with the detector plate 1. The connecting element consists of a web 21 and four extending therefrom spring elements 17, 18, 19, 20, each having a contact portion and an adjoining portion with respect to the contact portion of reduced thickness. The web 21 has bends and a shutter bending mechanism, so that the connecting element can be made in one piece.
In Fig. 7 ist eine Explosionsansicht des Demultiplexers gezeigt. Die Detektorplatte 1 ist auf einer Anschlußzunge 22 aufgebracht, über die die elektrische Kontaktierung der Detektorelemente erfolgt. Zu erkennen sind ebenso die Trägerplatte 8 sowie das Fokussierglied 13.In Fig. 7 is an exploded view of the demultiplexer is shown. The detector plate 1 is applied to a connection tongue 22, via which the electrical contacting of the detector elements takes place. Evident are also the support plate 8 and the focusing member 13th
In Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte 1 mit aufgesetztem Fokussierglied 13 gezeigt. Das Fokussierglied 13 ist über das Verbindungselement 23 mit der Detektorplatte 1 verbunden. Das Fokussierglied 13 wird an den vier umlaufenden Kantenflächen jeweils mit einem der Federelemente des Verbindungselementes 23 kontaktiert. Das Verbindungselement 23 steht mit dem Steg 21 auf den Abstandsflächen 6 auf. Durch die Anschlußflächen 6, die einstückig mit der Detektorplatte 1 ausgebildet sind, ist sichergestellt, daß sich zwischen den fokussierenden Elementen des Fokussiergliedes 13 und der Detektorplatte 1 ein Spalt ergibt, in dem die Detektoren 4 angeordnet sind. Mit anderen Worten befinden sich die Detektoren 4 zwischen Detektorplatte 1 und Fokussierglied 13.FIG. 8 shows a perspective view of the detector plate 1 with the focusing element 13 attached. The focusing element 13 is connected to the detector plate 1 via the connecting element 23. The focusing member 13 is contacted at each of the four peripheral edge surfaces with one of the spring elements of the connecting element 23. The connecting element 23 is in contact with the web 21 on the spacer surfaces 6. By the pads 6, which are integrally formed with the detector plate 1, it is ensured that there is a gap between the focusing elements of the focusing member 13 and the detector plate 1, in which the detectors 4 are arranged. In other words, the detectors 4 are located between the detector plate 1 and the focusing element 13.
In Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Detektorplatte 1 mit aufgesetzter Trägerplatte 8 gezeigt. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen weist die Detektorplatte 1 Ab- Standsflächen 7 auf, die für die Aufnahme der Trägerplatte 8 dienen. Statt dessen hat die Trägerplatte 8 einstückig angeformte Abstandselemente 24, mit denen die Trägerplatte 8 auf der Detektorplatte 1 aufsitzt, so daß sich ein Spalt zwischen Trägerplatte 8 und Detektorplatte 1 bildet, in dem elektrische Anschlüsse angeordnet sein können, was es erlaubt, das Detektorelement kleiner zu gestalten.
- -In Fig. 9 is a perspective view of a detector plate 1 with attached support plate 8 is shown. In contrast to the previous embodiments, the detector plate 1 on Abstandsflächen 7, which serve for receiving the support plate 8. Instead, the support plate 8 integrally formed spacers 24, with which the support plate 8 is seated on the detector plate 1, so that a gap between the support plate 8 and detector plate 1 forms, can be arranged in the electrical connections, which allows the detector element smaller to design. - -
In Fig. 10 ist schließlich eine perspektivische Ansicht gezeigt, bei der sowohl die Trägerplatte 8 als auch das Fokussierglied 13 auf der Detektorplatte 1 aufgebracht sind. Eine ähnliche Ansicht von einer anderen Perspektive ist in Fig. 11 zu sehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine Kappe (nicht gezeigt) so über die Trägerplatte 8 und das Fokussierglied 13 gesetzt, daß die Kappe mit der Detektorplatte 1 einen verschlossenen Raum bildet, welcher in einer bevorzugten Ausführungsform evakuiert oder mit einem Schutzgas befüllt wird. Mit Vorteil ist daher der verschlossene Raum vakuumdicht versiegelt.In Fig. 10, finally, a perspective view is shown in which both the support plate 8 and the focusing member 13 are applied to the detector plate 1. A similar view from another perspective can be seen in FIG. In a particularly preferred embodiment, a cap (not shown) is placed over the carrier plate 8 and the focusing member 13 so that the cap with the detector plate 1 forms a closed space, which is evacuated in a preferred embodiment or filled with a protective gas. Advantageously, therefore, the closed space is sealed vacuum-tight.
In den Fig. 12 und 13 sind perspektivische Ansichten einer Detektorplatte 1 mit aufgesetztem Fokussierglied 13 gezeigt, wobei hier der Strahlengang schematisch dargestellt wurde. Parallele Strahlen werden als Zylinder dargestellt, während divergente Strahlen als Kegel dargestellt werden.FIGS. 12 and 13 show perspective views of a detector plate 1 with an attached focusing element 13, the beam path being shown schematically here. Parallel rays are represented as cylinders, while divergent rays are represented as cones.
Man erkennt, daß Licht divergent aus der Glasfaser 10 austritt, auf eine erste gekrümmte reflek- tierende Fläche trifft, die das divergente Licht in einen als Zylinder dargestellten parallelen Lichtstrahl umwandelt. Dieser Lichtstrahl tritt nun durch die in der Trägerplatte eingebrachte Bohrung (die Trägerplatte ist in dieser Zeichnung nicht dargestellt) und trifft auf das Spiegelelement 10, welches den Lichtstrahl auf das erste wellenlängenmodifizierende Element lenkt. Dort wird lediglich ein Wellenlängenkanal durchgelassen, während alle anderen Wellenlängenkanäle durch das Spiegelelement 10 zurückreflektiert werden. Der transmittierte Wellenlängenkanal trifft nun auf ein fokussierendes Element und wird auf die Detektorfläche fokussiert. Das vom wellenlängenmodifizierenden Element reflektierte Element wird am Spiegelelement 10 erneut reflektiert und trifft dann auf das zweite wellenlängenmodifizierende Element. Auch hier wird lediglich ein Wellenlängenkanal passieren können, während alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert werden. Im Ergebnis wird jeweils ein Wellenlängenkanal auf jeweils einem Detektor 4 abgebildet.It can be seen that light emerges divergently from the glass fiber 10, striking a first curved reflecting surface, which converts the divergent light into a parallel light beam shown as a cylinder. This light beam now passes through the hole made in the carrier plate (the carrier plate is not shown in this drawing) and strikes the mirror element 10, which directs the light beam onto the first wavelength-modifying element. There, only one wavelength channel is transmitted, while all other wavelength channels are reflected back by the mirror element 10. The transmitted wavelength channel now encounters a focusing element and is focused on the detector surface. The element reflected by the wavelength-modifying element is reflected again at the mirror element 10 and then impinges on the second wavelength-modifying element. Again, only one wavelength channel will be able to pass, while all other wavelength channels will be reflected. As a result, in each case one wavelength channel is imaged on a respective detector 4.
Der beschriebene Demultiplexer ist äußerst kompakt und kann sehr einfach justiert werden. Im ersten Schritt wird die Trägerplatte 8 mit aufgebrachtem Spiegelelement 10 und wellenmodifi- zierenden Elementen 1 1 auf die Detektorplatte 1 aufgesetzt und derart ausgerichtet, daß die parallelen Flächen parallel zur Detektorzeile verlaufen. Die Trägerplatte 8 wird dann auf der Detektorplatte 1 fixiert, z. B. geklebt.The described demultiplexer is extremely compact and can be easily adjusted. In the first step, the support plate 8 is placed with applied mirror element 10 and wave-modifying elements 1 1 on the detector plate 1 and aligned so that the parallel surfaces are parallel to the detector line. The support plate 8 is then fixed on the detector plate 1, z. B. glued.
Im nächsten Schritt wird die Faser 10 mit Hilfe der Faseranschläge an dem Fokussierglied 13 fixiert und das Fokussierglied 13 derart mit dem Verbindungselement verbunden, daß jeweils ein Wellenlängenkanal auf eine Detektorfläche abgebildet wird.
- -In the next step, the fiber 10 is fixed to the focusing member 13 by means of the fiber stops and the focusing member 13 is connected to the connecting member in such a way that in each case a wavelength channel is imaged onto a detector surface. - -
BezuqszeichenlisteLIST OF REFERENCES
1 Detektorplatte1 detector plate
2 Grundplatte2 base plate
3 Signalverarbeitungselement3 signal processing element
4 Detektor4 detector
5 elektrische Durchführung5 electrical implementation
6, 7 Abstandselement6, 7 spacer element
8 Trägerplatte8 support plate
9, 9' parallel zueinander verlaufende Flächen9, 9 'mutually parallel surfaces
10 Spiegelelement10 mirror element
1 1 wellenmodifizierendes Element1 1 wave-modifying element
12 Bohrung12 hole
13 Fokussierglied13 focusing element
14, 14' fokussierende Elemente14, 14 'focusing elements
15, 15' Anschlagflächen15, 15 'stop surfaces
16 Glasfaser16 fiberglass
17, 18, 19, 20 Federelemente17, 18, 19, 20 spring elements
21 Steg21 footbridge
22 Anschlußzunge22 connection tongue
23 Verbindungselement23 connecting element
24 Abstandselement
24 spacer element