DE102007041927A1

DE102007041927A1 - Vorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen

Info

Publication number: DE102007041927A1
Application number: DE102007041927A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Stark
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-12
Also published as: CN101796751B; US20100202782A1; US8374506B2; WO2009030561A1; WO2009030561A9; CN101796751A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen (4, 6) angegeben, mit der große Datenraten, beispielsweise über 109 bit/Sekunde, zuverlässig übertragen werden können. Hierzu umfasst die Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) einen Lichtleiter (8) und ein Axialmodul (10) an einem der Systeme (4, 6) zur vorzugsweise axialen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8) und ein Lateralmodul (16) am anderen System zur lateralen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen müssen große Datenmengen zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen übertragen werden. Diese Systeme können relativ zueinander rotierende Systeme sein, beispielsweise Rotationsmaschinen von Kraftwerken, großen Motoren, Radaranlagen oder Computertomographiesysteme, oder translatorisch zueinander bewegliche Systeme, wie Laufkatzen, Schienensysteme und Montageroboter, oder eine Kombination solcher Systeme.
Zur Datenübertragung werden drahtlose Übertragungsverfahren mit beispielsweise optischer oder kapazitiver Übertragung bevorzugt. Steht ein Bereich in der Nähe der Rotationsachse eines rotierenden Systems nicht für eine Datenübertragung zur Verfügung, da dieser – wie beim Computertomographiesystem – ausgespart bleiben muss, findet die Datenübertragung im radial äußeren Bereich des Rotors statt, was hinsichtlich der Kommunikationsverbindung zwischen Sender und Empfänger hohe Anforderungen stellt. Zusätzlich steigen derzeit die Anforderungen an eine solche Vorrichtung hinsichtlich der zu übertragenden Datenraten kontinuierlich an, da insbesondere Bildverarbeitungssysteme mit Datenströmen bis zu 10¹¹ bit/Sekunde arbeiten.
Aus der DE 32 05 065 A1 ist bekannt, ein Empfangselement in Form eines ringförmigen, spiegelnden Grabens auszubilden. Es kann an beliebiger Winkelposition Licht in annähernd tangentialer Richtung in diesen Graben eingekoppelt werden, das über Vielfachreflexion zu einer Empfangseinheit geführt wird. Die Ausführung eines solchen Spiegelgrabens ist jedoch aufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus werden bei solchen Systemen durch Absorption im reflektierenden Graben ebenfalls Verluste hervorgerufen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen anzugeben, mit der große Datenraten, beispielsweise über 10⁹ bit/Sekunde, zuverlässig übertragen werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß einen Lichtleiter und ein Axialmodul zur vorzugsweise axialen Datenkopplung mit dem Lichtleiter aufweist, das an einem der Systeme angeordnet ist, und die ein Lateralmodul aufweist zur lateralen Datenkopplung mit dem Lichtleiter, das am anderen System angeordnet ist. Es kann ein hochbitratiger Datenverkehr durch den Lichtleiter stattfinden, wobei ein Spalt zwischen den zueinander beweglichen Systemen durch einen datentragenden Lichtstrahl zwischen dem Lateralmodul und dem Lichtleiter überwunden wird.
Unter Licht wird im Folgenden elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich von Infrarotlicht bis UV-Licht verstanden. Die Module können Sender oder Empfänger oder beides umfassen und zur Einkopplung oder Auskopplung von Signalen aus dem Lichtleiter oder für beides vorgesehen sein. Bei der lateralen Datenkopplung wird der datentragende Lichtstrahl durch eine Umfangsfläche in den Lichtleiter gekoppelt, insbesondere während einer Entlangbewegung des Lateralmoduls am Lichtleiter; Eine Kopplung kann ein Ein- oder Auskoppeln sein. Anwendbar ist die Erfindung in allen oben genannten Systemen.
Bei Verwendung einer üblichen Stufenindexfaser als Lichtleiter tritt das Problem auf, dass ein Lichtpuls durch eine auftretende Modendispersion im Laufe seiner Bewegung durch den Lichtleiter verbreitert wird. Hierdurch ist eine Übertragungsrate von dieser Modendispersion reduziert und eine maximale Übertragungsrate ist abhängig von der Länge des Licht leiters. Diesem Nachteil kann begegnet werden, wenn der Lichtleiter eine modendispersionsunterdrückende Eigenschaft aufweist, wobei eine Modendispersion, also eine Verbreiterung eines Lichtpulses, durch die Eigenschaft zweckmäßigerweise um mindestens 50% reduziert wird.
Diese Eigenschaft ist vorteilhafterweise realisiert, indem der Lichtleiter in radialer Richtung einen Brechungsindexgradienten aufweist. Ein solcher Lichtleiter oder eine solche Faser wird auch als eine Gradientenindexfaser (GI-Faser) bezeichnet. In der Faserachse ist der Brechungsindex am größten und nach außen hin nimmt er, zumindest bereichsweise, kontinuierlich ab. Im Idealfall nimmt er mit dem Quadrat des Radius ab. Durch den Gradienten werden Strahlen in Richtung zur Fasermitte abgelenkt und dadurch gegebenenfalls ohne eine Reflexion an einem Mantel im Faserkern geführt. Das Licht läuft außen etwas schneller, so dass die mittlere Ausbreitungsgeschwindigkeit aller Lichtwege im Kern etwa gleich ist und eine Modendispersion kaum auftritt. Hierdurch kann eine hohe Datenübertragungsrate durch den Lichtleiter erreicht werden.
Insbesondere kann eine Gradientenindexfaser aus Kunststoff (GI-POF: Gradient Index Plastic Optical Fibre) eingesetzt werden.
Vorteilhaft ist weiter eine sogenannte Semi-Gradientenindexfaser, die sowohl einen Bereich mit einem Indexgradienten als auch eine Reflexionsschicht aufweist, an der eine Totalreflexion stattfindet, wodurch eine geringe Modendispersion mit einer hohen numerischen Apertur verbunden werden kann.
Die Eigenschaft ist ebenfalls realisiert, wenn der Lichtleiter eine Singlemodefaser ist. Durch die Einschränkung auf eine einzige Mode wird eine Modendispersion verhindert. Ebenfalls eine hohe Bandbreite kann erzielt werden wenn der Lichtleiter eine polarisationserhaltende Faser ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter einen Polymermantel auf und ist zweckmäßigerweise als so genannte PCS-Faser (Polymer Clad Silica) ausgeführt. Es lässt sich bei einer geringen Modendispersion eine hohe Datenrate erzielen. Bei PCS-Fasern ist ein Kern aus reinem Quarzglas mit einem dünnen Polymermantel umgeben. Eine hohe Bandbreite kann erzielt werden, wenn die PCS-Faser mit einem teilweisen Gradientenindexprofil versehen ist.
Ist der Lichtleiter als eine Faser mit einem Anteil aus fluoriertem Polymer hergestellt, so kann eine Verwendung im nahen Infrarotbereich mit einer hohen Datenrate und eine geringen Dämpfungsrate der Faser erreicht werden. Das fluorierte Polymer kann die Polyperfluoro-Butenylvinylether umfassen.
Bei einer Bewegung des Lateralmoduls am Lichtleiter vorbei verändert sich der optische Abstand des Lateralmoduls zum Axialmodul und somit die Laufzeit eines Lichtpulses zwischen den Modulen. Koppelt nun ein weiteres Lateralmodul mit dem Lichtleiter und übernimmt die Datenübertragung, so ist die Laufzeit vom Axialmodul zu diesen Lateralmodul gegebenenfalls verschieden von der Laufzeit des Axialmoduls zum anderen Lateralmodul. Hierdurch entsteht bei der Übertragungsübergabe ein Phasensprung in der Datenübertragung, die zu einer fehlerhaften Datenübertragung führen kann.
Diesem Nachteil kann begegnet werden durch ein Verzögerungsmittel zur Verzögerung einer Datenübertragung zwischen dem Axialmodul und dem Lateralmodul, das dazu ausgeführt ist, die Verzögerung entgegengesetzt zu einer Lichtlaufdauer zwischen dem Axialmodul und dem Lateralmodul einzustellen. Insbesondere wird die Verzögerung in Summe mit einer Lichtlaufzeit zwischen den Modulen durch Anpassung einer variablen Verzögerung konstant gehalten, unabhängig von einer Position des Lateralmoduls zum Lichtleiter bzw. zum Axialmodul, so dass ein Umschalten zu jedem Zeitpunkt phasensprungfrei erfolgen kann.
Vorteilhafterweise ist ein zweites Axialmodul am dem ersten Axialmodul entgegengesetzten Ende des Lichtleiters angeordnet und ein Verzögerungsmittel ist vorhanden, das dazu ausgeführt ist, eine Datenübertragung entsprechend einem Unterschied zwischen der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul zu einem Axialmodul und der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul zum anderen Axialmodul zu verzögern. Ein Umschalten zwischen den Axialmodulen kann zu jedem Zeitpunkt phasensprungfrei erfolgen.
Ein positionsabhängige Verzögerung der Datenübertragung kann besonders zuverlässig und einfach mit Hilfe eines Positionssystems zur Bestimmung einer Position des Lateralmoduls relativ zu einem Axialmodul erfolgen und mit Hilfe einer Steuereinheit zur Einstellung bzw. zur Steuerung des Maßes der Verzögerung anhand der Position. Die Position kann relativ zu dem einen Axialmodul sein oder bei Vorhandensein mehrerer Axialmodule zu einem der Axialmodule, insbesondere zu einem gerade Daten übertragenden Axialmodul, oder zu einem anderen Fixpunkt am System.
Eine gute Kopplung durch eine hohe Lichtintensität und eine einfache Datenübertragung kann erreicht werden durch zwei entgegengesetzt ausgerichtete Lichtleiter, die zur axialen Datenkopplung vorgesehen sind. Die beiden Lichtleiter können auch zu einem Lichtleiter verbunden sein, wobei die Einkopplung des Axialmoduls so in den Lichtleiter erfolgt, dass die eingekoppelte Strahlung in beide Teile des verbundenen Lichtleiters in entgegengesetzte Richtung erfolgt. Die entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter oder der Lichtleiter mit entgegengesetzt laufender Strahlung können/kann an einem einzigen Axialmodul angekoppelt sein. Es ist aber auch möglich, zwei Axialmodule vorzusehen, an denen jeweils eine der beiden entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter angekoppelt ist. Sind mehr als zwei Lichtleiter vorhanden, können weitere Axialmodule verwendet werden.
Eine phasensprungfreie Übergabe der Datenübertragung zwischen zwei Modulen mit geringen Intensitätsschwankungen des Daten signals kann erzielt werden, wenn die entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter so zum Lateralmodul positioniert sind, dass im Betrieb stets genau ein Lateralmodul mit einem der Lichtleiter lateral gekoppelt ist, ggf. bis auf eine kleine Überschneidung während einer Übergabe der Datenübertragung. Dies kann erreicht werden, wenn ein Abstand zwischen zwei Lateralmodulen zumindest in etwa gerade so groß ist wie der Abstand der Enden der beiden Lichtleiter, so dass das nachfolgende Lateralmodul die Kopplung beginnen kann wenn das vorhergehende die Kopplung beendet. Auch mit ringförmig angeordneten Lichtleitern ist die Verwendung nur eines Lateralmoduls möglich, das zumindest im Wesentlichen zeitgleich die Kopplung mit einem Lichtleiter beendet und mit dem anderen beginnt, wenn deren Enden direkt nebeneinander liegen.
Zweckmäßigerweise ist der optische Abstand des oder des jeweiligen Axialmoduls zu den Enden der beiden entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter gleich groß, so dass eine Übergabe ohne einen Phasensprung einfach möglich ist.
Eine sichere Übergabe der Datenübertragung auch bei nicht gleich langen Strahlungsleitern oder entsprechend beabstandeteten Lateralmodulen ist erzielbar, wenn ein Abstand von zumindest einem zweiten Lateralmodul zum ersten Lateralmodul geringer ist als der Abstand der entgegengesetzten Enden der Lichtleiter zueinander, und eine Steuereinheit vorhanden ist zur Steuerung einer Übergabe der Datenübertragung von einem auf das nächste Lateralmodul derart, dass die Übergabe frei von einem Phasensprung erfolgt. Die Aktivschaltung des nachfolgenden Lateralmoduls geschieht hierbei zweckmäßigerweise zu dem Zeitpunkt, an dem die optischen Wege beider Lateralmodule zum Axialmodul bzw. mittleren Koppelpunkt des Lichtleiters gleich lang sind. Gleichzeitig kann das vorhergehende Lateralmodul inaktiv geschaltet werden. Bei der Abstandsbetrachtung können anstelle der Module die Koppelstellen der Module am Lichtleiter gesehen werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung einen an den Lichtleiter anschließenden weiteren Lichtleiter mit einem entgegengesetzt angeordneten weiteren Axialmodul, insbesondere schließt der weitere Lichtleiter unmittelbar an. Bei dieser Anordnung ist es einfach möglich, die zum Lichtleiter beweglichen Lateralmodule so anzuordnen, dass stets nur ein Lateralmodul koppelt. Hierbei kann ein kleiner Zeitbereich ausgenommen werden, zu dem sich ein Lateralmodul an der letzten Koppelposition an einem Lichtleiter befindet. Hier kann ein anderes Lateralmodul die Kopplung aufnehmen, so dass eine kurze Koppelüberlappung möglich ist, in der eine Umschaltung, z. B. elektrisch, mechanisch oder optisch, zwischen den Modulen stattfindet. Zweckmäßigerweise sind die optischen Wege zwischen den Lateralmodulen und dem Axialmodul zum Umschaltzeitpunkt gleich lang, bzw. ist der Umschaltzeitpunkt von einer Steuereinheit entsprechend gewählt, so dass ein Phasensprung vermieden werden kann.
Zur lateralen Ein- oder Auskopplung von Strahlung in oder aus dem Lichtleiter sind in diesen zweckmäßigerweise Koppelstrukturen in Form von Unstetigkeiten eingebracht. Diese können refraktiver Art sein oder reflektiv, diffraktiv oder streuende Strukturen sein. Aufgrund des meist geringen Durchmessers des Lichtleiters sind sie vorteilhafterweise Mikrostrukturen.
Die Koppelstrukturen können insbesondere auch den kompletten Umfang des Lichtleiters bedecken.
Die Koppelstrukturen sind zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass sie eine gerichtete Kopplung bewirken in Richtung zum koppelnden Modul. So sind die Koppelstrukturen für eine laterale Einkopplung vorteilhafterweise so, dass sie möglichst viel Strahlung in Richtung des koppelnden Axialmoduls umlenken, und zwar so, dass die Strahlung im Lichtleiter ausbreitungsfähig ist. Bei einer lateralen Kopplung wird vorteilhafterweise möglichst viel Strahlung vom Lichtleiter in Richtung des Lateralmoduls gelenkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter daher Koppelstrukturen auf, durch deren Anordnung eine Ausrichtung von ausgekoppelter Strahlung auf das Lateralmodul durch Interferenz erfolgt. Eine solche Richtcharakteristik kann durch Koppelstrukturen in der Art eines Blaze-Gitters verstärkt werden, bei dem eine Beugungsordnung besonders bevorzugt ist.
Sind die Koppelstrukturen in Form von schrägflächigen Kerben ausgeführt, so ist eine effektive Ausrichtung der Strahlung durch den Winkel der schrägen Koppelfläche der Kerben auf das Lateralmodul möglich. Sägezahnförmige Kerben sind einfach in der Herstellung. Schräge Schnitte als Kerben mit parallelen Schnittflächen haben den Vorteil, dass durch sie verlaufende, nicht ausgekoppelte Strahlung weniger abgelenkt wird und z. B. für eine spätere Auskopplung effektiver zur Verfügung steht.
Sind die Koppelstrukturen kegel- oder pyramidenförmig, so kann einkoppelnde Strahlung aus der Ebene, die durch die Richtung der einkoppelnden Strahlung und die Achse des Lichtleiters aufgespannt wird, gezielt herausgelenkt werden, so dass die eingekoppelte Strahlung bei der weiteren Ausbreitung wenig Kontakt mit weitern Koppelstrukturen hat und somit in seiner weiteren Ausbreitung wenig gestört wird.
Die Koppelstrukturen sind zweckmäßigerweise in den Außenmantel des Lichtleiters eingebracht und können an der Eintrittsfläche der lateralen Kopplung angeordnet sein. Eine besonders effektive Kopplung kann erreicht werden, wenn der Lichtleiter Koppelstrukturen aufweist, die in Radialrichtung des Lichtleiters gegenüber dem Lateralmodul angeordnet sind.
Bei der Ausbreitung von Strahlung im Lichtleiter erfolgt eine Dämpfung, die vor allem durch die Koppelstrukturen hervorgerufen wird. Legt die Strahlung einen weiteren Weg im Leiter zurück, so wird sie stärker gedämpft. Eine gleichmäßige Intensität von gekoppelter Strahlung kann erreicht werden, wenn der Lichtleiter Koppelstrukturen aufweist, deren Koppeldichte mit wachsendem Abstand vom Axialmodul zunimmt. Hierdurch wird an Koppelstellen, die weiter vom Axialmodul entfernt sind, eine stärkere laterale Kopplung stattfindet als an näheren Stellen, so dass einem Intensitätsverlust durch Dämpfung entgegengewirkt werden kann, insbesondere kann sie ausgeglichen werden. Die Koppeldichte kann eine räumliche Dichte der Koppelstrukturen sein oder durch eine stärker koppelnde Formgebung oder Größe der Koppelstrukturen geprägt werden.
Weist der Lichtleiter Koppelstrukturen zum Ein-/Auskoppeln von Strahlen schräg zur Radialrichtung auf, so können die Koppelstrukturen flach gehalten sein, so dass sie Strahlung im Leiter weniger stören. Hierbei kann die mittlere Ausrichtung der einzukoppelnden bzw. der ausgekoppelten Strahlung schräg zur Radialrichtung des Lichtleiters sein.
Um einer Verbreiterung eines Lichtpulses durch eine Phasenverschiebung bei einer Kopplung entgegenzuwirken ist das Lateralmodul zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen ausgeführt, wobei die Vorrichtung vorteilhafterweise ein Mittel zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen umfasst.
Ein Mittel zum Ausgleich von Laufzeitunterschieden von gleichzeitig an verschiedenen Stellen gekoppelten Strahlen kann einfach realisiert werden, wenn das Lateralmodul mit einer Sende- oder Empfangsfläche schräg zum Lichtleiter angeordnet ist.
Der Lichtleiter kann gegebenenfalls empfindlich hinsichtlich umgebender Einflüsse, wie Schmutz oder umgebende Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung sein. Zu seinem Schutz ist der Lichtleiter vorteilhafterweise gegen einen Spalt zum anderen System durch ein strahlungsdurchlässiges Element abgeschirmt. Auch eine teilweise Ummantelung zum Schutz gegen ionisierende Strahlung ist vorteilhaft.
Eine Doppelnutzung des abschirmenden Elements kann erwirkt werden, wenn es zu einer Brechung und insbesondere zur Fokussierung von Koppelstrahlung ausgeführt ist. Eine Fokussierung kann auf den Lichtleiter oder das Lateralmodul gerichtet sein.
Zum Ausgleich von Intensitätsschwankungen des datentragenden gekoppelten Lichts ist es vorteilhaft, wenn das abschirmende Element als Dämpfungselement zur Dämpfung von Koppelstrahlung ausgeführt ist, wobei die Dämpfung mit wachsendem Abstand vom Axialmodul abnimmt.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten mit einem Lichtleiter, einem Axialmodul und zwei Lateralmodulen,
2 eine Vorrichtung mit einem Lichtleiter, in den zwei Axialmodule einkoppeln,
3 eine Vorrichtung mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleitern,
4 eine weitere Vorrichtung mit zwei entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleitern,
5 eine Vorrichtung mit zwei zueinander ausgerichteten Lichtleitern,
6 einen Schnitt durch einen Lichtleiter mit Koppelstrukturen,
7 einen Schnitt durch einen Lichtleiter mit anderen Koppelstrukturen,
8 einen Lichtleiter mit Koppelstrukturen mit einem Gradient in der Koppeldichte,
9 einen Lichtleiter mit Koppelstrukturen mit einem Gradient in einer anderen Art Koppeldichte,
10 ein Mittel zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen,
11 ein anderes Mittel zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen,
12 Koppelstrukturen zum schrägen Auskoppeln von Strahlung aus einem Lichtleiter,
13 einen Lichtleiter mit einem fokussierenden abschirmenden Element,
14 ein dämpfendes abschirmendes Element entlang eines Lichtleiters,
15 mehrere Module zur gleichzeitigen Datenübertragung auf mehreren Kanälen und
16 mehrere Module an einem rotierenden System.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 2 an zwei zueinander bewegten Systemen 4, 6, von denen das System 4, beispielsweise ein erdgebundenes System mit einer Schiene ist und das System 6 ein auf der Schiene beweglicher Schienenwagen. Das stationäre System 4 umfasst einen Lichtleiter 8, der als so genannte Single-Mode-Faser mit einem Durchmesser von 10 μ ausgeführt ist, die aufgrund ihrer baulichen Ausführung, z. B. ihres geringen Durchmessers, nur zur Leitung von Licht in einer Mode ausgebildet ist. Hierdurch weist die Faser so gut wie keine Modendispersion auf und ist zur Übertragung von Daten mit einer Datenrate von 10⁹ bit/s geeignet. Zusätzlich ist der Lichtleiter 8 eine polarisationserhaltende Faser, so dass die Polarisaionsrichtung erhalten bleibt und sich insofern das Signal nicht durch eine Ausbreitung beider Polarisationsrichtungen durch Doppelbrechung verbreitert.
An einem Ende des Lichtleiters 8 ist ein Axialmodul 10 angeordnet, das dazu vorgesehen ist, einen oder mehrere datentragende Lichtstrahlen in Axialrichtung, also durch die Stirnflächen in den Lichtleiter 8 ein- oder auszukoppeln. An das Axialmodul 10 ist ein Datenmittel 12 angeschlossen, das eine Datenquelle zum Erzeugen von Daten oder eine Datensenke zum Empfangen von Daten sein kann. Zwischen dem Datenmittel 12 und dem Axialmodul 10 ist ein Verzögerungsmittel 14 angeordnet, das zur zeitlichen Verzögerung von Daten vorgesehen ist, die es passieren.
Die Kopplung vom Axialmodul 10 mit dem Lichtleiter 8 kann direkt erfolgen von einem Sender oder Empfänger am oder im Axialmodul 10 in den Lichtleiter 8. Je nach Ort der Anwendung ist es auch möglich, dass das Axialmodul 10 einen Lichtwellenleiter zwischen Sender oder Empfänger und Lichtleiter 8 aufweist. Ebenfalls denkbar ist eine Kopplung über zumindest eine Linse zur Anpassung von Strahleigenschaften des Senders oder Empfängers an den Lichtleiter 8. Eine Linse kann direkt am Lichtleiter 8 befestigt sein, z. B. angeschmolzen.
Das Ende des Lichtleiters 8, an dem kein Axialmodul 10 gekoppelt wird, kann vorteilhaft als optischer Sumpf ausgebildet sein, der z. B. durch eine Beschichtung mit einem Strahlungsabsorbierer, z. B. mit einer matten, schwarzen Farbe, ausgeführt ist. Es entstehen keine Reflexionen und ungewünschte Signalüberlagerungen am Axialmodul 10.
Anstelle der axialen Kopplung des Axialmoduls 10 kann das Axialmodul 10 in Verbindung mit dem Lichtleiter 8 alternativ dazu ausgeführt sein, datentragende Lichtstrahlen lateral, also durch die radiale Außenfläche des Lichtleiters 8, in diesen ein- und auszukoppeln. Auch bei einer solchen Ausführungsform wird das Modul zur Vereinfachung der Terminologie als Axialmodul bezeichnet.
Das bewegliche System 6 umfasst zwei baugleiche Einheiten mit jeweils einem Lateralmodul 16 zum lateralen Ein- und/oder Auskoppeln eines oder mehrerer datentragender Lichtstrahlen in bzw. aus dem Lichtleiter 8. An die Lateralmodule ist jeweils ein Datenmittel über ein Verzögerungsmittel angeschlossen. Sowohl das bewegliche System 6 als auch das stationäre System 4 tragen eine Steuereinheit 18 zur jeweiligen Steue rung sowohl der Datenmittel 12 als auch der Verzögerungsmittel 14.
Ebenso gut ist es möglich, die Axialmodule 10 mit dem Lichtleiter 8 am beweglichen System 6 und die Lateralmodule 16 am stationären System anzuordnen.
Die Module können einen Sender und/oder Empfänger enthalten bzw. damit verbunden sein. Als Sender ist eine LED (light emitting diode) geeignet. Vorteilhaft ist eine Laserdiode, wobei besonders vorteilhaft ein VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) ist, der ein Halbleiterlaser ist, bei dem das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird, im Gegensatz zum herkömmlichen Kantenemitter, bei dem das Licht an ein oder zwei Flanken des Chips austritt. Für die Übertragung hoher Datenraten können zusätzlich externe Modulatoren integriert werden. Als Empfänger sind Halbleiter mit oder ohne zusätzlichem optischem Element vorteilhaft.
An der den Lateralmodulen 16 gegenüberliegenden Seite ist der Lichtleiter 8 mit Koppelstrukturen 20 in seiner Außenfläche versehen, wie in 8 deutlicher zu sehen ist. Durch die Koppelstrukturen 20 wird das durch den Lichtleiter laufende Licht jeweils etwas aus der Faser ausgekoppelt, indem es zur anderen Seite abgelenkt wird und dort so steil auf die Reflektionsfläche trifft, dass es diese weitgehend ohne reflektiert zu werden durchtreten und so zum Lateralmodul 16 gelangen kann.
Umgekehrt wird vom Lateralmodul 16 in den Lichtleiter 8 eingestrahltes Licht von den Koppelstrukturen 20 so umgelenkt, dass es axial durch die Faser in Richtung zum Axialmodul 10 läuft.
Die Koppelstrukturen 20 können refraktiv wirken, reflektiv, diffraktiv oder durch Streuung. Zweckmäßigerweise sind die Koppelstrukturen 20 in Längsrichtung des Lichtleiters 8 gleichmäßig und entlang dessen Umfangs so angeordnet, dass aus dem Lichtleiter 8 austretendes Licht hier diffraktiv, also durch Beugung in Richtung zum Lateralmodul 16 konzentriert wird, das in Richtung des Hauptreflexes angeordnet ist. Zur weitgehenden Unterdrückung der Nebenreflexe höherer Ordnung sind die Koppelstrukturen 20 nach Art eines Blaze-Gitters angeordnet.
Während des Betriebs der Vorrichtung 2 bewegt sich das System 6 translatorisch oder rotatorisch am System 4 entlang, wie durch eine Pfeil 22 angedeutet ist. Zunächst übernimmt das rechte Lateralmodul 16 zusammen mit dem Axialmodul 10 die Datenübertragung zwischen den zugehörigen Datenmitteln 12, deren Datenerzeugung bzw. Datenempfang jeweils von der zugehörigen Steuereinheit 18 gesteuert wird. Die Position des bewegten Systems 6 relativ zum stationären System 4 wird hierbei von einem Positionssystem 24 bestimmt und von der Steuereinheit 18 des stationären Systems überwacht.
Auf diese Weise wird erkannt, wenn das bewegte System 6 eine vorbestimmte Position erreicht, an der das rechte Lateralmodul 16 das rechte Ende des Lichtleiters 8 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 18 des Systems 6 der lateralen Module 16 die Übergabe der Datenübertragung vom noch aktiven Lateralmodul 16 auf das folgende Lateralmodul 16, indem das noch aktive Lateralmodul 16 inaktiv schaltet und das folgende Lateralmodul 16 aktiv schaltet, so dass die Datenübertragung nun zwischen dem Datenmittel 12 dieses Lateralmoduls 16 und dem Datenmittel 12 des Axialmoduls 10 stattfindet. Alternativ kann die Übergabe auch rein mechanisch stattfinden, z. B. durch einen geeigneten Abstand der Lateralmodule 16 oder durch die Länge der Lichtleiters oder der Faser 8.
Bei Beginn der Datenübertragung über das linke Lateralmodul 16 wird auch das zugehörige Verzögerungsmittel 14 aktiv und verzögert den Datenstrom um die Zeitdauer, die dem optischen Weg im Lichtleiter 8 zwischen den Koppelstellen der Lateralmodule 16 entspricht. Auf diese Weise wird die geringere op tische Distanz des nunmehr aktiven Lateralmoduls 16 zum Axialmodule durch die Verzögerung derart ausgeglichen, dass die Übergabe der Datenübertragung vom einen auf das nächste Lateralmodul 16 phasensprungfrei erfolgt. Im Laufe der Bewegung des linken Lateralmoduls 16 nach rechts nimmt der optische Weg zwischen ihm und dem Axialmodul 10 zu. In gleichem Maße wird die Verzögerung durch das Verzögerungsmittel 12 reduziert, so dass die Signallaufzeit zwischen den entsprechenden Datenmitteln 12 stets konstant bleiben kann.
Erreicht das linke Lateralmodul 16 das rechte Ende des Lichtleiters 8 so wird die Datenübertragung – wie oben beschrieben – auf ein nächstfolgendes Lateralmodul 16 übergeben.
In 2 ist eine weitere Vorrichtung 26 zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen 4, 6 dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
Die Vorrichtung 26 umfasst einen Lichtleiter 8, der als Gradientenindexfaser ausgeführt ist.
An beide Enden des Lichtleiters 8 ist jeweils ein Axialmodul 10 angeordnet, so dass Licht beidseitig in den Lichtleiters 8 ein- und auskoppelbar ist. Außerdem ist ein Abstand 28 zwischen Koppelstellen 30, an denen die Lateralmodule 16 mit dem Lichtleiter 8 koppeln, so bemessen, dass er in etwa so groß ist wie die Länge des Lichtleiters 8. Beide Lateralmodule 16 können in einem kleinen Überlappungsbereich gleichzeitig koppeln und zwar so, dass die Kopplung des einen Lateralmoduls 16 durch ein Ende des Lichtleiters 8 so abnimmt wie die Kopplung des anderen Lateralmoduls 16 durch das andere Ende des Lichtleiters 8 zunimmt bei gleichzeitig gleich aktiven Lateralmodulen 16.
Außerdem kann auf die Verzögerungsmittel 14 verzichtet werden, da der optische Abstand von den beiden Lateralmodulen 16 zum jeweils näheren Axialmodul 10 zum Zeitpunkt der Übergabe – oder ggf. genauer: in der Mitte der kleinen Übergabeperiode – gleich ist. Zum Konstanthalten der Signallaufzeit zwischen den Datenmitteln 12 kann das Verzögerungsmittel 14 jedoch beibehalten bleiben. Ebenfalls sinnvoll ist es, wenn der Abstand 28 erheblich kleiner ist als die Länge des Lichtleiters 8 und ein Umschalten nicht bei einem gleichen optischen Abstand erfolgt.
Zum Empfang von Daten wird zweckmäßigerweise nur dasjenige Axialmodul 10 berücksichtigt, das am nächsten zum aktiven Lateralmodul 16 ist, um eine Überlagerung von zwei Datenströmen zu vermeiden. Zur Steuerung einer Umschaltung zwischen den Axialmodulen 10 können jedoch beide Datenströme von der Steuereinheit 18 ausgewertet werden und dann umgeschaltet werden, wenn die Datenströme in Phase sind. Alternativ ist die Positionsermittlung durch das Positionssystem 24 möglich, wobei ein Umschalten zu einer vorbestimmten Relativposition der Systeme 4, 6 erfolgt, an denen der optische Abstand vom aktiven Lateralmodul 16 zu den beiden Axialmodulen gleich ist. Es können auch beide Axialmodule 10 berücksichtigt werden, indem die Verzögerungszeiten die Singalphasen so steuern, dass die Signale an der lateralen Koppelstelle phasengleich sind, und sich insofern konstruktiv überlagern. Bei der in 3 schematisch dargestellten Vorrichtung 32 erfolgt die Datenleitung durch zwei entgegengesetzt ausgerichtete Lichtleiter 8, die PCS-Fasern sind und an deren jeweils zentralem Ende ein Axialmodul 10 angeordnet ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann auf eine Steuerung einer Übergabe verzichtet werden, wenn der Abstand 28 gleich dem Abstand zwischen den entgegengesetzten Enden 34 der Lichtleiter 8 ist – oder minimal geringer, so dass die Kopplungen durch die Enden 34 beendet bzw. begonnen werden. Auf eine Verzögerung kann außerdem verzichtet werden, wenn eine Übergabe ge steuert wird, wenn die optischen Wege von den Lateralmodulen 16 zu dem jeweils zugehörigen Axialmodul 10 gleich sind.
Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus 3 ist in 4 gezeigt. In einen durchgehenden Lichtleiter 8 wird mittels eines Axialmoduls 10 lateral ein- oder ausgekoppelt, wobei durch entsprechende Koppelstrukturen 36 eine Ausbreitung der Strahlung in entgegengesetzte Richtungen erfolgt, so dass die beiden Hälften des Lichtleiters 8 als zwei entgegengesetzt angeordnete Lichtleiter 8 gesehen werden können. Wie zu 2 und 3 erläutert kann auch hier auf eine Verzögerung oder sogar eine Steuerung einer Umschaltung bzw. Übergabe verzichtet werden.
5 zeigt eine Vorrichtung 38 mit zwei einander zugewandten Lichtleitern 8, an die jeweils einseitig ein Axialmodul 10 gekoppelt ist, wobei sich die Axialmodule 10 gegenüber liegen. Der Abstand 28 zwischen den Lateralmodulen 16 bzw. ihren Koppelstellen im Lichtleiter 8 ist so groß wie die Abstand zwischen den einander abgewandten Enden 34 der Lichtleiter 8 – oder geringfügig kleiner, so dass – ggf. bis auf eine geringe Überlappung zur Übergabe – stets nur ein Lateralmodul 16 mit den Lichtleitern 8 koppelt. Ein Phasensprung tritt bei dieser Anordnung nicht auf, da die Lateralmodule bei einer Übergabe der Datenübertragung gleich weit von „ihrem" Axialmodul entfernt sind.
Die 6 und 7 zeigen zwei Arten Koppelstrukturen 40, 42, die als schrägflächige Kerben jeweils in einer Außenfläche einer Gradientenindexfaser eingebracht sind, die Lichtstrahlen 44 stets in Bögen zur Faserachse lenkt. Die Kopplung kann bei beiden Arten der Koppelstrukturen 40, 42 entweder direkt aus den Koppelstrukturen 40, 42 heraus oder zunächst quer durch den Lichtleiter 8 erfolgen, wie in 9 dargestellt ist. Die Koppelstrukturen 42 weisen zwei parallele Schrägflächen 44 auf, bei denen die durch sie nicht ausgekoppelten Lichtstrahlen 48 im Wesentlichen ihre Richtung beibehalten und weniger streuen als bei den Koppelstrukturen 40.
Die Koppelstrukturen 40, 42 können durch Strahlungsverfahren eingebracht sein, wie mittels Elektronen- oder Ionenstrahlung, oder mittels Laserstrahlung aus einem Excimerlaser, Ultrakurzpulslaser, frequenzkonvertiertem Laser oder CO₂-Laser. Zusätzlich können sie mittels Laser oder Temperierung geglättet sein. Weiter Möglichkeiten der Herstellung bieten chemische Verfahren, wie reaktives Ionenstrahlätzen, spanende Verfahren oder Prägen, insbesondere Heißprägen.
In den 8 und 9 sind die Möglichkeiten der gegenüberliegenden (8) und benachbarten Kopplung (9) bezogen auf die Lage der Koppelstrukturen 40 dargestellt. Außerdem ist in beiden Ausführungsbeispielen die Koppeldichte gradiert, und zwar so, dass sie mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 zunimmt. In 8 ist hierzu der Abstand zwischen den Koppelstrukturen 40 entsprechend variiert und nimmt mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 ab. In 9 ist die Größe der Koppelstrukturen 40 entsprechend variiert und nimmt mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 zu. Um den Effekt der variierten Koppeldicht ausnutzen zu können ist das Lateralmodul 16 zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen 40 ausgeführt und ist zum Koppeln über eine Koppelstelle 50 vorbereitet, die sich über mehrere Koppelstrukturen 40 erstreckt, wie durch die Doppelpfeile dargestellt ist.
In den 10 und 11 ist jeweils ein Mittel 52, 54 zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen dargestellt. Außerdem ist das Lateralmodul 16 zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen 40 ausgeführt. In 10 ist das Mittel 52 zwischen dem Lateralmodul 16 und dem Lichtleiter 8 gelegen und umfasst einen lichtdurchlässigen Keil, der durch seinen hohen Brechungsindex die durchtretenden Strahlen bremst. So werden die früher (weiter rechts) ausgekoppelten Strahlen, die einen Laufzeitvorsprung haben, entsprechend ge bremst und erreichen zeitgleich das Lateralmodul 16 wie später (weiter links) ausgekoppelte Strahlen.
In 10 wird das Mittel 54 durch eine Schrägstellung einer Koppelfläche 56 des Lateralmoduls realisiert, in den früher und später den Lichtleiter 8 verlassende Strahlen gleichzeitig auftreffen.
12 zeigt Koppelstrukturen 58, die zum Auskoppeln von Strahlen schräg zur Radialrichtung des Lichtleiters 8 ausgebildet sind. Bei einer Auskopplung mehrerer Moden in leicht unterschiedlicher Richtung ist die mittlere Ausrichtung der ausgekoppelten Strahlung schräg zur Radialrichtung. Hierdurch können die Koppelstrukturen 57 flach gehalten bleiben.
Der in 13 dargestellte Lichtleiter 8 ist in Richtung zum System 6 durch eine Abschirmung 58 gegen ionisierende Strahlung versehen. Außerdem ist er gegen einen Spalt 60 zum anderen System 4 durch ein strahlungsdurchlässiges Element 62 abgeschirmt, wobei die Abschirmung nur teilweise erfolgt und nicht dicht sein muss. Das abschirmende Element 62 ist als in der Achse des Lichtleiters 8 lang gestreckte Linse ausgeführt und dient zur Fokussierung von Koppelstrahlung auf den Lichtleiter 8 oder das Lateralmodul 16. Es kann eine hohe Koppeleffizienz erreicht werden verbunden mit einem Ausgleich von Toleranzen zwischen den sich gegeneinander beweglichen Systemen 4, 6.
Mittels pyramidenförmiger Koppelstrukturen 64 kann eine Störung der Koppelstrukturen 64 im Lichtweg innerhalb des Lichtleiters 8 gering gehalten werden.
Ein weiteres, sich in der Achse des Lichtleiters 8 erstreckendes abschirmendes Element 66 ist in 14 dargestellt. Es ist als Dämpfungselement zur Dämpfung von Koppelstrahlung ausgeführt, wobei die Dämpfung mit wachsendem Abstand vom Axialmodul 10 abnimmt, um ein Koppelsignal über die Länge des Lichtleiters 8 möglichst konstant in der Intensität zu hal ten. Alternativ kann ein elektronisches Dämpfungselement über die Regelung von Leistung realisiert werden, das über eine Positionserfassung gesteuert wird.
Zur Ausnutzung von mehreren Datenkanälen können getrennte Koppelsysteme 68, 70 mit jeweils einem oder zwei Lichtleiter 8 verwendet werden, wie in 15 dargestellt ist. Beide Koppelsysteme 68, 70 sind gleichzeitig aktiv und übertragen verschieden Datenkanäle. Die Koppelsysteme 68, 70 können wie zu den vorhergehenden FIGen erläutert ausgeführt sein.
Die Datenübertragung kann so erfolgen, dass zwei Koppelsystem 68, 70 in unterschiedlichen Richtungen Daten übertragen, oder alternativ, dass alle Koppelsysteme 68, 70 in beiden Richtungen Daten übertragen, ein Axialmodul 10 somit gleichzeitig oder sequenziell als Empfänger und Sender dient.
Die Datenkanäle können fest den Empfängern zugeordnet werden, wobei die Zuordnung der Sender zu den Datenkanälen positionsabhängig erfolgt, oder anders herum.
Bei Übertragung mehrerer Kanäle über einen Lichtleiter 8 ist ein Wellenlängenmultiplex vorteilhaft, bei dem mehrere Sender mit unterschiedlichen Wellenlängen senden, so dass z. B. ein Axialmodul 10 mehrer Frequenzen überträgt. Zur Zusammenführung oder Aufspaltung der Kanäle können entsprechende Multiplexer verwendet werden.
16 zeigt die Anwendung einer Vorrichtung 72 als Koppelsystem bei einem rotierenden System 6, insbesondere bei einem Computertomograph, bei dem ein am stationären System 4 oder am rotierenden System 6 angeordneter Lichtleiter 8 um den ganzen Umfang gehen, z. B. nach Art der Vorrichtung aus 4. Alternativ können mehrere Lichtleiter 8 einen Winkelbereich abdecken und sich gemeinsam um den Umfang erstrecken. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn stets zumindest ein Lateralmodul 16 mehr vorhanden ist als Strahlungsleiter 8, damit eine Überlappung zur Übergabe erreicht werden kann und keine Unterbre chung der Datenübertragung erfolgt. Alternativ können die Lateralmodule 16 einen so breiten Koppelbereich aufweisen, dass Spalte zwischen Lichtleitern 8 überbrückt werden können. Auch ist eine gleiche Anzahl von Sendern und Empfängern möglich mit einer Unterbrechung der Datenströme.
Die Zeichnung und die Beschreibung enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird. Insbesondere können verschiedene Eigenschaften von in den FIGen dargestellten Ausführungsbeispielen zu einem neuen Ausführungsbeispiel zusammengefasst werden.

2: Vorrichtung
4: System
6: System
8: Lichtleiter
10: Axialmodul
12: Datenmittel
14: Verzögerungsmittel
16: Lateralmodul
18: Steuereinheit
20: Koppelstruktur
22: Pfeil
24: Positionssystem
26: Vorrichtung
28: Abstand
30: Koppelstellen
32: Vorrichtung
34: Ende
36: Koppelstruktur
38: Vorrichtung
40: Koppelstruktur
42: Koppelstruktur
44: Lichtstrahl
46: Schrägfläche
48: Lichtstrahl
50: Koppelstelle
52: Mittel
54: Mittel
56: Koppelfläche
57: Koppelstruktur
58: Abschirmung
60: Spalt
62: Element
64: Koppelstruktur
66: Element
68: Koppelsystem
70: Koppelsystem
72: Vorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3205065 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) zum Übertragen von Daten zwischen zwei zueinander beweglichen Systemen (4, 6), mit einem Lichtleiter (8) und einem Axialmodul (10) an einem der Systeme (4, 6) zur vorzugsweise axialen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8) und einem Lateralmodul (16) am anderen System zur lateralen Datenkopplung mit dem Lichtleiter (8).
Vorrichtung (26, 32, 38, 72) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) in radialer Richtung einen Brechungsindexgradienten aufweist
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) eine Singlemodefaser ist.
Vorrichtung (26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) einen Polymermantel aufweist.
Vorrichtung (26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) eine Faser mit einem Anteil aus fluoriertem Polymer ist.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) eine polarisationserhaltende Faser ist.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verzögerungsmittel (14) zur Verzögerung einer Datenübertragung zwischen dem Axialmodul (10) und dem Lateralmodul (16), das dazu ausgeführt ist, die Verzöge rung entgegengesetzt zu einer Lichtlaufdauer zwischen dem Axialmodul (10) und dem Lateralmodul (10) einzustellen.
Vorrichtung (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Axialmodul (10) an dem dem ersten Axialmodul (10) entgegengesetzten Ende des Lichtleiters (8) und ein Verzögerungsmittel (14), das dazu ausgeführt ist, eine Datenübertragung entsprechend einem Unterschied zwischen der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul (16) zu einem Axialmodul (10) und der Lichtlaufzeit vom Lateralmodul (16) zum anderen Axialmodul (10) zu verzögern.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Positionssystem (24) zur Bestimmung einer Position des Lateralmoduls (16) relativ zu einem Axialmodul (10 und durch eine Steuereinheit (18) zur Steuerung des Maßes der Verzögerung anhand der Position.
Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei entgegengesetzt ausgerichtete Lichtleiter (8) zur axialen Datenkopplung vorgesehen sind, insbesondere mit einem Axialmodul (10) verbunden sind.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegengesetzt ausgerichteten Lichtleiter (8) so zum Lateralmodul (16) positioniert ist, dass im Betrieb stets genau ein Lateralmodul (16) mit einem Lichtleiter (8) lateral gekoppelt ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zumindest ein zweites Lateralmodul (16), dessen Abstand zum ersten Lateralmodul (16) gleich oder geringer ist als der Abstand (28) der entgegengesetzten Enden (34) der Lichtleiter (8) zueinander, und durch eine Steuereinheit (18) zur Steuerung einer Übergabe der Datenübertragung von einem auf das nächste Lateralmodul (16) derart, dass die Übergabe frei von einem Phasensprung erfolgt.
Vorrichtung (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an den Lichtleiter (8) anschließenden weiteren Lichtleiter (8) mit einem entgegengesetzt angeordneten weiteren Axialmodul (10).
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) aufweist, durch deren Anordnung eine Ausrichtung von ausgekoppelter Strahlung auf das Lateralmodul (16) durch Interferenz erfolgt.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42) in Form von schrägflächigen Kerben aufweist.
Vorrichtung (72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) kegel- oder pyramidenförmige Koppelstrukturen (64) aufweist.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 64) aufweist, deren Koppeldichte mit wachsendem Abstand vom Axialmodul (10) zunimmt.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) aufweist, die in Radialrichtung des Lichtleiters (8) gegenüber dem Lateralmodul (16) angeordnet sind.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (57) zum Ein-/Auskoppeln von Strahlen schräg zur Radialrichtung aufweist.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) aufweist und das Lateralmodul (16) zum gleichzeitigen Koppeln von Strahlen aus mehreren Koppelstrukturen (20, 40, 42, 57, 64) ausgeführt ist und gekennzeichnet durch ein Mittel (52, 54) zur Laufzeitkorrektur von gleichzeitig an verschiedenen Stellen ausgekoppelten Strahlen.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lateralmodul (16) mit einer Empfangsfläche (56) schräg zum Lichtleiter (8) angeordnet ist.
Vorrichtung (72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) gegen einen Spalt (60) zum anderen System (4, 6) durch ein strahlungsdurchlässiges Element (62, 66) abgeschirmt ist.
Vorrichtung (72) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das abschirmende Element (62) zu einer Brechung, insbesondere zur Fokussierung, von Koppelstrahlung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das abschirmende Element (66) als Dämpfungselement zur Dämpfung von Koppelstrahlung ausgeführt ist, wobei die Dämpfung mit wachsendem Abstand vom Axialmodul (10) abnimmt.
Vorrichtung (2, 26, 32, 38, 72) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Koppelsystem zwischen einem rotierenden und einem stationären Teilbereich in einem Computertomographen eingesetzt ist.