FR2580822A1

FR2580822A1 - Laser coupling for optical waveguide

Info

Publication number: FR2580822A1
Application number: FR8605518A
Authority: FR
Inventors: Gerhard Hanemann; Kurt Schulz; Albrecht Vogel
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1985-04-20
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1986-10-24
Also published as: JPS61245119A; DE3514374A1

Abstract

The optical waveguide (2) is fixed in the capillary (1) via an adhesive. The sleeve is in two parts (5,6) respectively fitted to the waveguide (2) and supporting the coupling lens (7) for the laser light. The first part (5) of the coupling sleeve is itself formed in two parts (10,11) which are screwed together. The first of the parts (10) incorporates bores (3,4) for receiving the adhesive and the other has a blind bore (12) filled with small steel balls (12a) holding the waveguide in alignment with the capillary (1).

Description

L'invention concerne une douille de raccordement destinée à coupler un rayon laser et un guide d'ondes optique, lequel est fixé à l'aide d'un adhésif dans un capillaire noyé dans la douille de raccordement. The invention relates to a connection socket for coupling a laser beam and an optical waveguide, which is fixed with an adhesive in a capillary embedded in the connection socket.

Quand on utilise une lumière laser de haute intensité dans des instruments d'optique, il est avantageux d'amener le flux lumineux de la source laser à l'instrument optique sur un support souple et sans grandes pertes. On sait utiliser dans ce but des guides d'ondes optiques, appelés aussi des fibres optiques, constitués de fibres optiques minces ou de matériaux analogues. On utilise d'une manière très avantageuse ce que l'on appelle les fibres à gradient d'indice, dont le coeur peut avoir un diamètre de 50 ssm à 1 mm. On connaît par ailleurs des connecteurs et fiches, pour les raccordements mobiles des guides d'ondes optiques.Un connecteur de ce genre est décrit par exemple dans le premier fascicule publié du brevet allemand DE-33 10 973 Al. On connaît par ailleurs des systèmes de couplage de fibres optiques, pour appareils laser à usage médical, qui prévoient un couplage optique pour la lumière laser incidente. Un tel couplage est décrit par exemple dans le modèle d'utilité allemand DE-84 16 748. Il est vrai que l'on risque alors de subir d'importantes pertes de couplage. Par ailleurs, en cas de défaut d'ajustage du couplage optique, on risque d'avoir des détériorations de la fibre optique ou de sa gaine sous l'effet de la lumière laser. When using high intensity laser light in optical instruments, it is advantageous to bring the light flux from the laser source to the optical instrument on a flexible support without great losses. It is known to use for this purpose optical waveguides, also called optical fibers, consisting of thin optical fibers or similar materials. A very advantageous use is made of what are called index gradient fibers, the core of which can have a diameter of 50 ssm to 1 mm. Connectors and plugs are also known for the mobile connections of optical waveguides. A connector of this kind is described, for example, in the first published specification of German patent DE-33 10 973 A1. fiber optic coupling, for laser devices for medical use, which provide optical coupling for incident laser light. Such coupling is described for example in the German utility model DE-84 16 748. It is true that there is then a risk of suffering significant coupling losses. Furthermore, in the event of an adjustment fault in the optical coupling, there is a risk of deterioration of the optical fiber or of its sheath under the effect of laser light.

L'invention a pour but de créer un système à fibres optiques, qui assure lors du couplage de la lumière laser une transmission élevée, c'est-à-dire présente de faibles pertes de couplage et empêche que les fibres de verre ou la gaine des fibres soient endommagées. Par ailleurs, le raccordement entre les fibres et le laser doit être exécuté de façon que les fibres puissent être facilement enfichées et enlevées tout en conservant le réglage. Des systèmes de ce genre sont appelés des sytèmes enfichables compatibles. The object of the invention is to create a fiber optic system which, when coupling the laser light, has a high transmission, that is to say has low coupling losses and prevents the glass fibers or the sheath. fibers are damaged. Furthermore, the connection between the fibers and the laser must be carried out in such a way that the fibers can be easily plugged in and removed while keeping the setting. Such systems are called compatible plug-in systems.

L'invention concerne à cet effet une douille de raccordement, constituée d'une première pièce part-ielle, destinée à fixer le guide d'ondes, et d'une deuxième pièce partielle, fixée d'une manière amovible à la première pièce partielle et destinée à fixer l'optique de couplage ; pour ce qui est de la pièce partielle qui fixe le guide d'ondes, elle est ici aussi constituée de deux pièces partielles liées l'une à l'autre d'une manière amovible, la première de ces pièces partielles contenant des alésages destinés à recevoir l'adhésif, la deuxième de ces pièces partielles contenant un trou borgne rempli de billes d'acier, dans la petite ouverture duquel on introduit le guide d'ondes, et dont la grande ouverture est obturée par un bouchon et une bague vissée. To this end, the invention relates to a connection socket, consisting of a first part-part, intended to fix the waveguide, and of a second partial part, removably fixed to the first partial part. and intended to fix the coupling optics; as for the partial part which fixes the waveguide, it also consists here of two partial parts linked to each other in a removable manner, the first of these partial parts containing bores intended for receive the adhesive, the second of these partial pieces containing a blind hole filled with steel balls, in the small opening of which the waveguide is introduced, and the large opening of which is closed by a plug and a screwed ring.

Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les raccordements amovibles sont constitués de raccordements vissés. In an advantageous embodiment of the invention, the removable connections consist of screw connections.

Les billes de verre se trouvant dans le trou borgne ont avantageusement un diamètre de 0,5 mm. The glass beads in the blind hole advantageously have a diameter of 0.5 mm.

-Les avantages que l'on obtient grâce à l'invention résident en particulier dans le fait que l'on évite d'une manière sûre une destruction du guide d'ondes optique, réalisé à grands frais, détérioration provoquée par un mauvais réglage du faisceau parallèle sortant de la source laser. Grâce au labyrinthe des billes d'acier, réparties d'une manière aléatoire, même une émission laser à focalisation fine et à puissance élevée ne peut plus atteindre la gaine du guide d'ondes ou la colle se trouvant dans le capillaire. La chaleur qui se dégage est reprise par le presse-étoupe et évacuée.Un avantage particulier réside par ailleurs dans le fait que, quand on a terminé le premier réglage du guide d'ondes optique par rapport au rayon laser, on pourra remplacer les guides d'ondes en enlevant l'ancien guide d'ondes et en enfichant un nouveau guide d'ondes, sans effectuer de nouveaux réglages. The advantages which are obtained thanks to the invention reside in particular in the fact that a destruction of the optical waveguide, produced at great expense, is avoided in a safe manner, deterioration caused by an incorrect adjustment of the parallel beam exiting the laser source. Thanks to the labyrinth of steel balls, distributed randomly, even a laser emission with fine focus and high power can no longer reach the sheath of the waveguide or the glue in the capillary. The heat which is released is taken up by the stuffing box and evacuated. A particular advantage lies in the fact that, when the first adjustment of the optical waveguide with respect to the laser beam is completed, the guides can be replaced waveforms by removing the old waveguide and inserting a new waveguide, without making any new settings.

L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin annexé, qui représente un exemple de réalisation de l'invention, dessin dans lequel la Figure unique représente la douille de raccordement selon l'invention, en coupe. The invention will be better understood with reference to the description below and the appended drawing, which represents an exemplary embodiment of the invention, a drawing in which the single figure represents the connection socket according to the invention, in section.

Sur cette vue en coupe, le repère 1 désigne un tube capillaire, dans lequel est introduit le guide d'ondes optique 2. Après que le guide d'ondes optique 2, dénudé en ses extrémités sur environ 8 mm, a été introduit dans les alésages centraux des pièces partielles 10 et 11 et dans la petite ouverture 16, l'extrémité de la gaine du guide d'ondes 2 se trouve dans la zone du trou borgne 12, lequel est rempli de billes d'acier 12a. On fait sortir l'extrémité libre du guide d'ondes de la grande ouverture 15, et on l'introduit dans l'alésage central du bouchon 13, ce qui obture le trou borgne. In this sectional view, the reference 1 designates a capillary tube, into which is inserted the optical waveguide 2. After the optical waveguide 2, stripped at its ends for about 8 mm, has been introduced into the central bores of the partial parts 10 and 11 and in the small opening 16, the end of the sheath of the waveguide 2 is located in the region of the blind hole 12, which is filled with steel balls 12a. The free end of the waveguide is brought out of the large opening 15, and it is introduced into the central bore of the plug 13, which closes the blind hole.

La bague de vissage 14 sert le "presse-étoupe" ainsi réalisé.The screw ring 14 serves the "stuffing box" thus produced.

On introduit par les deux alésages 3, 4 aménagés dans la pièce partielle 10 de la douille de raccordement un adhésif approprié, lequel va entourer la paroi intérieure du capillaire 11 et la gaine du guide d'ondes 2, et qui, après durcissement, crée une liaison fixe entre le guide d'ondes et le presse-étoupe. Quand le presse-étoupe est monté, la douille 17 est fixée sur la pièce partielle 10. Le raccord fileté porte sur la Figure 1 le repère 8. La pièce partielle 6, entourée de la douille 17, contient un dispositif d'ajustement d'une lentille convergente 7 à faible distance focale. Ce dispositif de réglage n'est pas représenté sur la Figure.Il est constitué de vis de pression, accessibles de l'extérieur, par l'intermédiaire desquelles la lentille convergente 7 peut être déplacée selon les coordonnées latérales x et y de façon que les déplacements autour des centres de rotation périphériques s'effectuent indépendamment l'un de l'autre. Selon la coordonnée axiale z, le déplacement s'effectue dans la direction du foyer, à l'aide d'une douille filetée 18, dans laquelle est sertie la lentille convergente 7. Le dispositif de réglage est fixé dans sa position de consigne à l'aide d'une bague filetée 19. La pièce partielle 5 de la douille de raccordement destinée à fixer le guide d'ondes 2 est entourée d'une gaine métallique 20, laquelle entoure une armature de fibres de verre 21, elle-même enrobée de caoutchouc. Le repère 9 désigne le raccord fileté entre les deux pièces partielles 10 et 11. Le réglage obligé, tel que décrit, de la lentille 7 par rapport aux extrémités du guide d'ondes assure une parfaite compatibilité entre les différents guides d'ondes. Il est alors nécessaire que le dispositif utilisé lors de la fabrication du système et destiné à recevoir lé diamètre extérieur de la douille 17 soit identique aux dispositifs analogues correspondant à des appareils laser ultérieurement utilisés. A suitable adhesive is introduced through the two bores 3, 4 arranged in the partial part 10 of the connection sleeve, which will surround the internal wall of the capillary 11 and the sheath of the waveguide 2, and which, after hardening, creates a fixed link between the waveguide and the cable gland. When the cable gland is mounted, the sleeve 17 is fixed to the partial part 10. The threaded connection bears in FIG. 1 the mark 8. The partial part 6, surrounded by the sleeve 17, contains a device for adjusting the a converging lens 7 with a small focal distance. This adjustment device is not shown in the Figure. It consists of pressure screws, accessible from the outside, by means of which the converging lens 7 can be moved according to the lateral coordinates x and y so that the displacements around the peripheral centers of rotation take place independently of each other. According to the axial coordinate z, the movement takes place in the direction of the focal point, using a threaded sleeve 18, in which the converging lens 7 is crimped. The adjustment device is fixed in its set position at the using a threaded ring 19. The partial part 5 of the connection socket intended to fix the waveguide 2 is surrounded by a metal sheath 20, which surrounds a reinforcement of glass fibers 21, itself coated rubber. The reference 9 designates the threaded connection between the two partial parts 10 and 11. The compulsory adjustment, as described, of the lens 7 relative to the ends of the waveguide ensures perfect compatibility between the different waveguides. It is then necessary that the device used during the manufacture of the system and intended to receive the outside diameter of the socket 17 is identical to similar devices corresponding to laser devices subsequently used.

Claims

1. Connection socket for coupling a laser beam and an optical waveguide (2), which is fixed with an adhesive in the capillary (1) embedded in the connection socket, characterized in that the connection sleeve consists of a first partial part (5) intended to fix the waveguide (2) and of a second partial part (6), removably linked to the first partial piece (5) and intended to fix a coupling optic (7), and in that the partial piece (5) intended to fix the waveguide (2) is itself made up of two partial pieces (10, 11), removably linked, the first of these partial pieces (10) containing bores (3, 4) intended to receive the adhesive, the second of these partial pieces (11) containing a blind hole (12) filled with steel balls (12a), blind hole in the small opening (16) from which the waveguide is introduced, and the large opening (15) of which is closed by a plug (13) and a screw ring (14).

2. Connection socket according to claim 1, characterized in that the removable connections are in the form of threaded connections (8, 9).

3. Connection socket according to claim 1, characterized in that the steel balls (12a) have a diameter of 0.5 mm.