光纤插头连接件及调整方法与流程

1.本发明涉及包括光纤插头和插头接收器的光纤插头连接件以及涉及调整光纤插头的方法。


背景技术：

2.现代成像系统，特别是用于显微镜中的三维(3d)成像的成像系统，需要以定位稳定的方式耦合用于照明的辐射。由于光源和显微镜系统的空间解耦通常也是有用的，因此已经确立辐射是通过光导光纤(例如通过保偏单模光纤)供应的。保偏单模光纤对任何显微镜系统的免调整可插性在灵活使用和简单维护方面具有很大优势。
3.从de1961104 u已知具有插头和插座的光纤插头连接件。在该情况下插头被设计成截锥的形式并且在一端包围光导光纤。插座对应地成形为与插头互补。插头和/或插座可以由铁磁材料或可受磁影响的材料构成并且相互吸引。插头和插座相对于彼此的定中心通过复杂且非常精确地制造插头连接件的相互靠置的表面来实现。
4.为了将激光从光导光纤辐照到另一光学系统中，例如在de102007 051 294 a1中公开的用于光波导的光学插头连接件是合适的。插头连接件的插头具有多个插头部件，其中一个插头部件用于接收光波导在安装件中保持的端部。另一个配备有透镜，具有用于沿束方向对准和固定光波导的端部的构件，以及用于横向于透镜的光轴对准透镜的构件。第三插头部件具有至少一个接触表面且连接到第一插头部件和/或第二插头部件。光学插头连接件的对应插座具有用于将插头在垂直于束方向的平面上对准的定中心环。通过光纤和透镜相对于彼此的侧向位移，可以在限制范围内手动调整出射束的角度。出射准直束的最终角度准确度通过加工四个现有的支撑足来迭代地实现。换言之，发生插头与插座的单独适配。作为对应的插座具有抛光的支撑表面，该支撑表面只引入很小的附加角度误差。插头与插座之间的连接通过插头的旋转运动并将其放置抵靠抛光的表面来实现。插头通过凸起和弹簧的组合保持在适当的位置。缺点在于由于旋转连接运动和迭代优化的复杂和单独制造而出现的磨损。
5.其他方法，诸如在us 6,276,843 b1中描述的，将调整元件永久地保留在系统中。因为光纤筒中的准直光学单元无法相对于光纤端进行调整，因此当更换光纤时必须重新调整位置和角度，以维持所需的准确度。


技术实现要素：

6.本发明基于提出一种改进的光纤插头连接件的目的，该光纤插头连接件可以多次使用而无需调整并且可以比根据现有技术的解决方案更高效地制造。此外，本发明的目的是提出一种改进的调整方法。
7.根据独立权利要求和并列权利要求，通过光纤插头和用于连接到光纤插头的插头接收器来实现光纤插头连接件的目的。从属权利要求涉及本发明的有利发展例。
8.光纤插头被设计为将光导光纤光学耦合到插头接收器并且包括插头壳体，该插头
壳体用于将光纤插头的部件相对于彼此接收和锁定在预先确定的位置中。插头壳体具有光纤入口和光纤轴承，用于空间上固定接收光导光纤。沿着束路径在光纤轴承的光学下游是至少一个光学透镜，其用于收集在光导光纤的端面离开的光并且用于准直所收集的光。此外，在插头壳体处存在具有束路径的输出且具有用于连接到与耦合结构互补的接收器结构的耦合结构的耦合表面。
9.根据本发明，至少一个可调整光学元件被光学地布置在束路径中的光纤轴承的下游。如果光纤插头的可能实施例中的光学透镜同样是可调整的，则除了光学透镜之外还存在可调整光学元件。根据本发明的光纤插头的耦合结构具有运动学耦合的第一部件以及由两个部件构成的磁性耦合的第一部件。
10.光纤插头的束路径由光纤插头的构造提供的理论路径确定，从光纤辐射到光纤插头中的光沿着该路径行进到耦合表面处的光纤插头的光输出。在这种情况下，束路径实质上由虚拟轴线确定，最终调整的光学透镜的光轴沿该虚拟轴线对准。
11.借助于光导光纤传输的光特别是激光，其可以可选地被偏振。
12.运动学耦合可以根据已知的麦克斯韦原理设计。例如，三个v形凹槽以120
°
的角距与公共虚拟交叉点对准，并与作为配对件的三个匹配的弯曲支撑表面相组合。运动学耦合确保定义所有六个空间自由度。对应的元件适当地分布在光纤插头和插头接收器之上。出于制造原因，可以使用具有例如圆形、修圆的或带角度的轮廓的多对杆或半杆代替v形凹槽。对应的互补反结构例如可以是杆、半圆形杆、球或球面段。杆、半杆、球或球面段可以由例如钢、金属合金、陶瓷或对应的耐磨塑料构成。在其它实施例中还可以选择其他角距离。例如，运动学耦合的元件因此可以以一个80
°
的角度和在各个情况下两个140
°
的角度关于彼此布置。加起来为360
°
的其他角度组合同样是可能的。代替v形凹槽，还可以形成不同设计的运动学耦合的元件。
13.磁性耦合例如通过至少一个环形磁体作为第一部件和/或第二部件来实现。环形磁体可以——特别是中心和/或旋转对称地——围绕来自插头壳体的束路径的光学输出。以这种方法，有利地实现了光纤插头、特别是束路径的输出相对于插头接收器和其中出现的束馈通件的定中心。
14.在光纤插头的其它实施例中，可以将磁性耦合的第一部件分成多个区段。这同样适用于插头接收器(参见示例性实施例)。如果第一部件和第二部件被设计为磁体，则它们相对于彼此以相反的极性对应地布置。在替代实施例中，环形磁体或环形磁体的区段或多个磁体可以围绕输出或围绕插头接收器中的通道不对称地布置。在此相关的是，磁性耦合的第一部件和第二部件的相互作用导致光纤插头的输出经由运动学耦合的元件相对于插头接收器的通道定中心。
15.如果只有一个部件是磁体，则对应的另一个部件包含可受磁影响的材料。在一个简单且有效的示例性实施例中，材料是铁。在其它实施例中，材料可以是铁合金或铁复合物或塑料。可受磁影响的材料可以存在于整个表面之上、划分成部分表面和/或嵌入载体材料中。例如，嵌入合适的塑料中保护材料免受不希望的化学反应，例如腐蚀。
16.根据本发明的光纤插头与下文进一步描述的插头接收器相互作用，允许自定中心和位置稳定的插头连接件。即使不同的光纤插头和插头接收器相互组合，也可以省略单独的机械适配。防扭转设计确保光偏振轴线保持不变，并且线偏振光以预先确定的对准传输。
光纤插头和插头接收器的位置相对于彼此的定中心和定位有利地通过运动学耦合来实现，而所需的保持力以及同样的定中心通过磁性耦合的效果来实现。因此可以在不发生磨损的情况下容易地管理、灵活和可再现地制造和使用插头连接件。免受不期望的旋转的光学插头连接件的实施例例如通过运动学耦合来实现。
17.如果在替代实施例中运动学耦合的部件不对称地布置，例如并非全部关于彼此成120
°
角和/或具有不同的径向距离，则光纤插头可以仅在单个相对位置中连接到插头接收器。例如，当使用线偏振光时，这样的设计允许定义和保留偏振方向(e矢量的振荡平面)的位置。
18.插头连接的精确且可再现的制造是根据本发明的插头连接的调整自由的必要先决条件。为了确保针对每个新的插入操作精确调整特别是准直束的位置，光纤插头的可调整光学元件可以在一次调整后保持在调整状态下。因此不需要对稍后的插入操作重新调整。可选地，可调整光学元件可以永久锁定在调整状态下。
19.如图1a和1b示意性所示，基于光导光纤1的光纤套圈10相对于准直光学单元2(光学透镜2)的调整，实质上可能存在两个误差。光纤套圈10或套圈10以已知方式包围光纤1的端部。由光纤1引导的光出射的端部布置在光学透镜2的焦平面中。
20.在第一种可能性中，套圈10不位于或恰好不位于透镜2的光轴3上，而是平行于光轴定向(图1a)。光纤1的端部不在焦点中，而是在光学透镜2的焦平面中。由于这种平行偏移，在光学透镜2的下游的无穷远束路径中出现角度误差。
21.另一方面，如果套圈10相对于透镜2的光轴3倾斜，即如果来自光纤1的辐射倾斜入射在光学透镜2上，这将导致在透镜2的下游的准直束在空间上偏移(图1b)。在这种情况的图示中，主光线是倾斜的，但其原点在焦点上。
22.如果光纤端(即从光纤1出射的束)位于光学透镜2的焦平面或焦点中，则在辐射已经穿过光学透镜2后，光学透镜2产生准直束(成像到无穷远/无穷远光束；图1a和1b)。在这种情况下，可以彼此分开地设置角度和空间偏移。因此，根据本发明的光纤插头具有至少一个可调整光学元件，通过该光学元件可以设置角度位置和/或空间偏移。
23.光纤有利地在其端部被套圈包围，套圈继而可以可选地由套筒围绕并且被保留在光纤插头中，例如在光纤轴承中。例如，套筒是一个带槽的陶瓷管，其允许在不对光纤施加压力的情况下夹持套圈。为了减少回反射到光纤中，它可以在其端部有一个斜面切割，例如8
°
。当集成光纤时必须考虑斜面。光纤有利地配备有用于应变缓解的装置，以便将光纤牢固地保持在光纤插头中且实现插入过程和光传输的永久高度再现性。
24.在光纤插头的一个可能实施例中，可调整光学元件是具有两个相互可调整的棱镜楔形件的棱镜楔形件对(已知为risley对；参见例如us 6,859,120 b2和us 4,515,447 a1)。在那种情况下，棱镜楔形件绕平行于光轴定向的轴线彼此独立地可旋转。附加地或替代地，棱镜楔形件绕多个轴线可倾斜。角度和空间偏移可以通过可倾斜的棱镜楔形件对进行设置。
25.在根据本发明的光纤插头的其他实施例中，枢转楔形件对可以作为用于调整束路径的可调整光学元件存在。枢转楔形件对包括两个透镜，它们彼此背离的侧表面被设计为平坦表面并且可以相对于彼此倾斜和/或横向位移。例如，透镜中的一个被设计为平凹透镜，而另一个透镜被设计为平凸透镜。凹侧表面和凸侧表面在其尺寸和曲率方面有利地彼
此适配，使得它们直接或仅以它们之间的小间隙相互接合并且仍然可以相对于彼此移动，特别是倾斜和/或位移。在光纤插头的其他实施例中，枢转楔形件对可以整体地倾斜和锁定。
26.在其他实施例中，可以将至少一个平面平行板(平面板、板)布置为可调整光学元件。该板可以相对于光纤插头的束路径绕至少一个轴线和绕倾斜角倾斜。如果该平面板位于具有发散束路径的区段中，则角度被设置为至少一个平面板的作用的结果。另一方面，如果平面板布置在具有准直束路径的区段中，则空间偏移被设置为位置改变(特别是倾角(倾斜角)的改变)的结果。特别有利的是，将平面板设计为具有两个彼此平行的侧表面的球形基体的形式(例如us 8,254,735 b2；“窗球”)。通过绕与束路径正交的两个轴线倾斜，可以在两个侧向自由度中校正空间偏移。
27.对于上述实施例，其他平面平行板和/或附加的一对相互可调整棱镜楔形件可以布置在束路径中。如果存在至少一个平面板和一个棱镜楔形件或棱镜楔形件对(具有相同楔角的旋转楔形件对)，则空间偏移和角度的设置是可能的。两个或更多个平面板允许对当前角度或空间偏移的更多可变反应。例如，如果使用两个平面板，则它们以相互相反的倾斜角布置，或者它们可以设置有对应的倾斜角。
28.在根据本发明的光纤插头的其他可能的实施例中，如果已经提到的棱镜楔形件对布置在允许调整的楔形件在两个轴线上附加地倾斜的公共安装件中以便实现束的平行偏移，则可以省略一个或多个平面板。如果共同保持的棱镜楔形件对(旋转楔形件对)位于准直束路径的区域中，棱镜楔形件被引入到所谓的零位置(另见图7b)，在该位置处两个棱镜楔形件的光学效应相互抵消。以这样的方法，如果共同保持的棱镜楔形件对倾斜，则实现与平面板倾斜对应的光学效应。然后可以通过倾斜处于零位置中的保持的棱镜楔形件对来设置空间偏移，并且可以将棱镜楔形件对固定在该倾斜位置中。倾斜的程度尤其取决于平坦表面的对准，即彼此面对或背离，并且取决于棱镜楔形件的楔角。
29.如果使用棱镜楔形件或棱镜楔形件对，在预期使用光学插头连接件的情况下需要在宽波长范围内、特别是在可见光范围内(vis，约400-700nm，最好高达645nm；在其他版本中高达800nm)进行棱镜楔形件的色差校正。为此，材料在它们的折射率和阿贝数(色散性质)方面被适当地组合，其中棱镜角与折射率相适配，以便同时以足够的灵敏度实现适当的总偏转。消色差棱镜的合适玻璃组合例如是n-fk5和f2(均来自肖特先进光学(schott advanced optics))。
30.光学透镜以及如果存在的话，枢转楔形件对的透镜同样可以关于预期使用的波长进行色差校正。在光纤插头的其他配置中，如果除了沿束路径(z方向)移位之外，还可以垂直于束路径(x方向或y方向)调整光学透镜并且光学透镜附加地可以相对于束路径在x方向和y方向上绕轴线倾斜(倾斜角分别为phi
x
和phiy)，则可以省略棱镜楔形件。在该实施例中，在束路径中存在至少一个用于校正任何残余误差的平面板。该配置只需要最少数量的光学元件。
31.光导光纤可以插入且保持在光纤轴承中。在这种情况下，光纤的光出射表面沿束路径定向，这意味着光纤的光轴或纵轴沿光纤插头的束路径定向。在此还可能出现角度误差和/或空间偏移，这可以通过至少一个可调整光学元件的对应调整而被校正或已经被校正。在光纤轴承中接收的光纤可以用在光纤轴承中存在的夹持元件保持。
32.在光纤插头的最终调整状态下，可调整光学元件被调整为使得在光纤插头的光输出处提供或可以提供离开光纤的光，该光相对于束路径平行且对称。调整的束相对于运动学耦合居中，结果是，当建立光纤插头与插头接收器之间的插头连接时，光束总是以预期的对准方式以及在可能处于正确旋转位置的偏振光从光纤插头进入携带插头接收器的光学设备的情况下辐射或可以辐射。为了保持该调整状态，可以将可调整光学元件永久锁定在该调整状态下。这样的不可释放的锁定可以通过例如胶粘、灌封、锡焊或焊接可调整光学元件和可选的光学透镜来实现。
33.用于连接到光纤插头的上述插头接收器的特征在于运动学耦合的第二部件，其作为接收器结构被设计为与运动学耦合的第一部件互补。附加地存在的是由两个部件构成的磁性耦合的第二部件。因为根据本发明的插头接收器有利地被设计为实质上平坦或板状，所以至少在接收器结构和磁性耦合的第二部件的区域中，不使用指定插座或插头插座。
34.运动学耦合的互补设计确保光纤插头和插头接收器的正确相对位置。磁性耦合创建所需的保持力，而这无需机械部件。
35.光纤插头和插头接收器可以通过机械构件固定，例如通过不受力的螺纹连接或固定夹子，仅仅是为了避免插头连接件的意外断开。
36.在插头接收器的其他实施例中，可调整的平面平行板布置在其束路径中。通过这样的插头接收器，可以进一步选择光纤插头或插头连接件的束位置所需的公差。插头接收器中的平面平行板可以相对容易地调整。以这种方式设计的插头接收器可以与光纤插头的所有上述实施例组合。
37.根据本发明的光学插头连接件包括在上述实施例中的一个中的根据本发明的光纤插头和根据本发明的插头接收器。
38.该目的还通过一种用于调整光纤插头的方法来实现，其中使用具有在光纤轴承中插入且对准的光纤的光纤插头。
39.该方法包括将光纤插头及其束路径相对于参考标记或外部调整设备对准。参考标记或调整设备随后用来自光纤插头的光照明。然后调整可调整光学元件，直到在插头壳体的光输出处提供相对于束路径平行且对称的离开光纤的光。为此，在该方法的一种配置中，用作准直器的光学透镜可以在束路径的方向上移位，以便设置束传播。束角度可以通过将光学透镜横向移动到束路径来调整。例如，可以使用诸如可聚焦自准直望远镜(fakf；对准望远镜和(自动)准直望远镜的组合)的测量系统进行调整，在各个情况下可聚焦自准直望远镜相应地聚焦以便调整位置或角度。替代地，可以使用具有用于位置和角度的参考标记的两个分开的束路径以及布置在上游的对应适配的光学单元来实行调整。当光纤插头中的可调整光学元件实现调整状态时，它们被锁定。可选地，可调整光学元件可以例如通过胶黏、锡焊、焊接或灌封而不可释放地锁定在调整状态下。此外，光学透镜(特别是如果它被设计为可调整的)以及可选地套圈可以不可释放地锁定在光纤轴承中。
40.结果是单片光纤插头，其可以插入、已经调整到根据本发明的不同插头接收器中，而不必再次调整。由对光纤插头部件的固定和所描述的调整方法，永久地确保正确的束位置。光纤插头相对于插头接收器的正确对准是通过运动学耦合和磁性耦合的组合来实现的。以这种方法，光纤插头中的技术措施与用于通过两个耦合可再现地创建插头连接的措施的相互作用带来了以免调整和可再现的方式可以在根据本发明的任何光纤插头与插头
接收器之间建立的光学插头连接件。
41.根据本发明的光学插头连接件和根据本发明的调整方法的优点可以体现在，例如，增强抵抗总体环境影响的耦合的稳定性以及减少安装、维护和保养系统的费用和成本。特别地，不需要对束位置进行复杂的重新调整。附加地，可以有利地省略部件的拧紧以及在光纤插头和插头接收器中调整辅助件的永久集成。由于完整的运动学定义，插头连接的可再现性是理想的。它确保空间位置和立体角二者的偏差最小。由于布置的对称性，因而在温度改变的情况下附加地存在均匀膨胀，使得这样的系统在波动的环境温度下具有最佳的稳定性性质。因为单独插头在插头可再现性、束位置和束角度方面不得超过特定的极限值，因此在本发明的范围内针对公共的外部参考主动调整单独插头。此外，通过中央环形磁体的固定而最优地使用运动学耦合的自定中心性质，使得真正的即插即用是可能的。角度和位置的准确度不是仅在螺纹连接或插头连接的部件的夹持之后才存在，而且经由插入操作立即存在。
42.本发明简化调整方法并且该解决方案在生产时间方面变得显著更具成本效益。附加地，组装和/或调整可以部分或完全自动化。除了所需的精度外，提议的解决方案是特别低磨损的。
43.例如，出于可再现的输出耦合和光从单模光纤耦合到装置系统，例如到显微镜或到显微镜的接口的目的，本发明还可以连接到后者且与后者一起使用。显微镜可以是例如光片显微镜、共焦显微镜、共焦扫描显微镜或宽场显微镜。在遵守高精度要求的同时根据需要的其他已知用途是将自由束耦合到单模或多模光纤中。在此，角度和束位置也必须以稳定的方式进行校正。在这样的实施例中，可以附加地存在插座，通过该插座可以相对于自由束进行主动定位。例如，使用固定安装到显微镜的光纤和光源侧的免调整插入件也是可能的。
附图说明
44.下面基于示例性实施例和附图更详细地解释本发明。附图中：
45.图1a示出了得到的角度误差的示意图；
46.图1b示出了得到的空间偏移的示意图；
47.图2示出了根据本发明的光学插头连接件的第一示例性实施例的示意图，该光学插头连接件具有根据本发明的光纤插头以及在无穷远束路径中的可调整光学元件。
48.图3示出了根据本发明的光学插头连接件的第二示例性实施例的示意图，该光学插头连接件具有根据本发明的光纤插头以及无穷远束路径中的可调整光学元件，还示出了到显微镜的接口的示意图；
49.图4示出了根据本发明的光学插头连接件的第三示例性实施例的示意图，该光学插头连接件具有根据本发明的光纤插头以及无穷远束路径中的可调整光学元件；
50.图5示出了根据本发明的光学插头连接件的第四示例性实施例的示意图，该光学插头连接件具有根据本发明的光纤插头以及在束路径的发散区段中的可调整光学元件；
51.图6示出了根据本发明的光学插头连接件的第五示例性实施例的示意图，其具有根据本发明的光纤插头并且在束路径的发散区段和无穷远束路径中具有可调整光学元件；
52.图7a示出了两个相互可调整的棱镜楔形件的零位置和得到的光学效应的示意图；
53.图7b示出了两个相互可调整的棱镜楔形件和得到的光学效应的示意图；
54.图8a示出了处在零位置的一对枢转楔形件和得到的光学效应的示意图；
55.图8b示出了处于枢转状态下的一对枢转楔形件和得到的光学效应的示意图；
56.图9示出了光纤插头的插头壳体的耦合表面的示例性实施例的示意图，该耦合表面具有运动耦合的第一部件以及磁性耦合的第一部件。
57.图10示出了根据本发明的具有运动学耦合的第二部件和磁性耦合的第二部件的插头接收器的示例性实施例的示意图。
58.图11示出了根据本发明的光学插头连接件的第六示例性实施例的示意图，其具有根据本发明的光纤插头以及在无穷远束路径中的可调整光学元件以及插头接收器在束路径中的平面平行板；
59.图12示出了用于调整光纤插头的布置的示意图；以及
60.图13示出了根据本发明的调整方法的配置的流程图。
具体实施方式
61.图2至9中所示的示例性实施例是示意图。在各个情况下，附图标记表示相同的技术元件。
62.作为示例，图2示出了束路径6中的多个光学元件的布置。附加地，还图示了这些光学元件得到的校正效果。
63.在套圈10中保持的光纤1与光轴3平行但偏移。束路径6和光轴3在该截面中不重合，即束路径6以一偏移平行于光轴3延伸。在不进行校正的情况下，准直束将产生角度误差，如图1a所示。在光纤1的端面出射的光发散并入射到光学透镜2上，其用作准直光学单元。光通过光学透镜2的作用被准直，并与光轴3成一角度到达光学楔形件或棱镜楔形件4。关于它的光学性质，特别是关于它的折射性质，以及它在束路径6中的相对位置，楔形件被设计或布置成使得光线在它们通行穿过棱镜楔形件4后平行于光轴3延伸。特别是从中心光线可以看出，仍可能存在空间偏移。这通过同样位于束路径6中的平面板5进行校正。平面板5根据要校正的空间偏移并考虑其光学性质而相对于光轴3倾斜。因此，在离开平面板5之后，光线相对于图的平面没有角度误差也没有空间偏移。束路径6和光轴3关于彼此对称地延伸并且在示例中在平面板5之后重合。束路径6现在沿光轴3对准。以这种方法校正的光可用在接口17(见图3至图6)处以供进一步使用。为了达到期望的校正效果，棱镜楔形件4和平面板5可以是可调整的，例如它们是可旋转的或可倾斜的。
64.图2中所示的原理在图3中根据本发明的光学插头连接件的第一示例性实施例中实现。
65.光纤插头7包括带有光纤轴承11的插头壳体8，将光纤1插入到该光纤轴承中。辐射光在插头壳体8的输出9处从光纤插头7发射。由套圈10保持的光纤被保留在光纤轴承11中的固定位置中。在具有发散光线的束路径6的区段之后，光入射到光学透镜2上并且通过束路径6下游的可调整光学元件的作用在角度误差和空间偏移方面进行校正。为了简单起见，束路径分为发散光束的区段和准直光束的区段。
66.在图3和图4所示的示例性实施例中，束操纵或校正完全发生在无穷远束中，即在束路径6的具有准直光线的区段中。在图3所示的第一示例性实施例中，代替单独的棱镜楔
形件4(参见图2)，存在具有相互可调整的棱镜楔形件的棱镜楔形件对12a。两个单独可调整的平面板5(绕x轴和/或绕y轴可倾斜)存在于棱镜楔形件下游的束路径6中。准直光在输出9处通行到接口17，例如显微镜17.1的接口。耦合结构14存在于插头壳体8的位于输出9(参见图7和图8)处的耦合表面13的区域中。耦合结构14与插头接收器16的接收器结构15相互作用。在示例中，角度经由棱镜楔形件对12a设置，并且位置经由一对平面板5设置为相应的目标值。
67.如果该对棱镜楔形件(棱镜楔形件对12b)布置在公共安装件(由公共框来表示)中，则可以省略平面板5(图4)，这允许调整的楔形件附加地绕两个轴线(x和y)倾斜以便设置束的平行偏移且能够校正空间偏移。共同保持的棱镜楔形件对12b的侧表面在各个情况下都向外指向，远离相应的另一个棱镜楔形件，在棱镜楔形件对12b的图示起始位置在xy平面中与光轴3正交地延伸。
68.在根据本发明的光学插头连接件的第四示例性实施例中，可调整光学元件(调整构件)布置在束路径6的发散区段中(图5)。与第二示例性实施例和第三示例性实施例相比，平面板5用于设置角度并且棱镜楔形件对12a用于调整与准直束相关的空间偏移。由于空间需求增加和得到的准直光学单元2的焦距更长和相关联的束直径更大，因此显微镜中的接口17的需求改变并且光纤插头7所需的空间增加。为了使准直光学单元2的焦距更长，随后的光学系统中可以省略放大望远镜。同时，对准直光学单元2的定位准确度的要求和对机械接口的准确度的要求，即对运动学耦合19的要求，特别是关于要遵守的角度要求的要求增加。后续光学系统(显微镜)中所需的束直径对应地全部或部分在光纤插头的输出处实现。
69.因为在光学透镜2相对于光纤套圈10的调整灵敏度中包括1:1的焦距，因此使用具有最短可能焦距的准直光学单元2有利于调整的可控灵敏度。在显微镜的后续光学系统中例如通过对应的望远镜对必要束直径的对应后放大附加地有利于接口17本身的角度灵敏度。例如，在与约6倍的后放大连接的光纤的典型na为《＝0.1的情况下，通过准直到0.7mm范围内的束直径给出良好的折衷。为此，准直光学单元的焦距例如在4mm和6mm之间。
70.在光学插头连接件的第五示例性实施例中，光学透镜2被设计为可调整的(图6)。同样可调整的平面板5存在于束路径6的准直区段中，其中，该平面板被设计成已知的“窗球”的形式。面向观察者的弯曲侧向表面由弓形线表示。替代例配备为具有彼此垂直的倾斜轴线(绕x轴或绕y轴；未示出)的两个平面板5。
71.为了调整束位置，相对于来自光纤1的束在所有自由度中使用外置调整辅助件(参见图9)来定位透镜2，使得光纤插头7与耦合表面13相对的输出9处的准直束(参见图7和图8)以精确的位置和角度出射。套圈10可以通过夹持元件20可释放地锁定在光纤轴承11中。平面板5的位置设置产生侧向对准的优化或束路径6相对于光轴3定中心的优化。
72.取决于出射的激光辐射的波长范围，用作准直透镜的光学透镜2被设计为简单地、色差地或消色差地校正。在色差和消色差变型中，必须根据需要通过对应稳定的粘接层或无粘接实施例来考虑405nm短波激光辐射传输的长期稳定性。
73.通过图7a和图7b中的示例示意性地示出棱镜楔形件对12a的两个相互可调整的棱镜楔形件的操作。在第一相对位置，棱镜楔形件在零位置相对于彼此旋转180
°
。在该零位置，光线(箭头)沿着光轴3或束路径6穿过棱镜楔形件对12a通行。在根据图7b的其他相对位置中，光线在图的平面中以限定的角度向下偏转。
74.图8a示出了包括透镜28.1和28.2的枢转楔形件对28。第一透镜28.1被设计为平凹透镜，而第二透镜28.2被设计为平凸透镜。透镜28.1和28.2的平坦侧表面彼此背离，使得平坦侧表面向外指向并且在如图8a所示的枢转楔形件对28的零位置处与光轴3或束路径6正交地延伸。枢转楔形件对28在零位置中的光学效应在于以下事实：垂直地、特别是中心入射在平坦侧表面上的光线通行穿过枢转楔形件对28而没有侧向偏转。为了实质上减少枢转楔形件对28对准直束的作用，透镜28.1和28.2的焦距较大并且例如为1m。
75.凸和凹侧表面在它们尺寸和半径方面相互匹配，使得它们可以相对于彼此侧向移动。在图8b中，具有凸侧表面的透镜28.2抵靠第一透镜28.1侧向移位。入射光线从其原始传播的方向偏转。
76.枢转楔形件对28的一个或两个透镜28.1、28.2的侧向位移例如通过控制的驱动器(未示出)发生。相关联的控制命令可以由评估单元25生成并由致动设备26实现(例如，参见图12)。
77.枢转楔形件对28可选地还可以整体绕x轴倾斜和/或绕y轴倾斜。在这种情况下，透镜28.1和28.2的相对位置可以保持恒定，从而例如实现平面板的光学效应。可选地，枢转楔形件对29可以沿z轴移动。
78.光纤插头7(由虚线表示)的耦合表面13的实施例在图9中以z方向的平面图示出。根据本发明的光学插头连接件的连接通过磁性耦合18和运动学耦合19的作用实现。
79.环形磁体作为磁性耦合18的第一部件18.1存在于耦合表面13上或部分地嵌入其中或与其齐平。环形磁体旋转对称地围绕用作光纤插头7的输出9的通道23。运动学耦合19的第一部件19.1配备为在各个情况下彼此偏移120
°
。在示例性实施例中，它们由彼此平行且彼此相距一定距离的多对杆形成。在其他可能的实施例中，可以有区别地选择第一部件19.1之间的角度和/或其设计。
80.凹部22使光纤插头7的不受力的螺纹连接能够作为防止插头连接件的意外断开的保障。
81.与耦合结构14兼容的插头接收器16的接收器结构15具有运动学耦合19的三个球形突出的第二部件19.2(图10)。这些在它们的尺寸和定位方面与运动学耦合19的第一部件19.1兼容。磁性耦合18的第二部件18.2围绕通道23对称地配备，该第二部件关于其磁化的极性与第一部件18.1的极性相反。第二部件18.2在它的尺寸和定位方面与第一部件18.1兼容。附加地示出了紧固孔29。
82.插头接收器16在其束路径30中可以具有至少一个可调整平面平行板5(图11)。调整该板5的可能性允许对光纤插头7的束位置的要遵守的公差以比先前示例性实施例的情况更宽地限定。
83.基于根据光学插头连接件的第五示例性实施例的光纤插头7(图6)，在图12中示意性地示出了用于调整光纤插头7的方法。为了调整，将带有套圈10的光纤1插入到光纤轴承11中。光耦合到光纤1中并且在位于光纤插头7中的光纤1的端面出射。光纤插头7或其束路径6与调整设备24对准，并且后者用离开光纤插头7的光照明。调整设备24可以是自准直望远镜(akf)，其可以被设置到两个不同的焦点位置并且因此组合用于角度测量的akf和用于位置确定的对准望远镜二者的功能。例如，akf的焦距可以位于400mm的范围内，以便在角度测量中实现小于或等于一弧秒(≤1”)的高准确度。
84.出于调整的目的，使光纤插头7的束路径6与调整设备24的光轴重合。可调整光学元件——在该示例性实施例中光学透镜2和平面板5——随后被调整为使得在光学输出9处的光被准直且相对于束路径6平行且对称地离开光纤插头7。角位置和空间位置用调整设备24测量。在akf的示例中，这可以通过两个测量操作来完成。所获取的与空间位置或角位置相关的测量数据可以经由连接到调整设备24的检测器27(例如ccd相机)传输到评估单元25。
85.可以显示可调整光学元件(在该示例性实施例中是光学透镜2和平面板5)的必要调整，然后可以进行手动设置。替代地，评估单元25可以被配置为使得取决于测量数据生成控制命令并且将其传输到致动设备26或多个致动设备26。根据控制指令调整可调整光学元件。该操作可以迭代地进行并且在反馈控制的意义上实行。
86.如果获取的测量数据在允许的公差内，则结束调整操作。可调整光学元件以及可选地还有套圈10被锁定，可选地不可释放地通过例如胶黏、灌封、锡焊或焊接被锁定。套圈10还可以通过夹持元件20保留在套圈的安装位置中。该实施例允许在光纤插头7的缺陷的情况下重新使用光纤1。
87.在根据本发明的方法的流程图中，光纤插头7及其束路径6相对于调整设备24对准(图13；步骤0)。调整设备24可具有两个束路径，其具有用于在一个束路径中设置角度的参考标记以及用于在另一束路径中设置位置的参考标记。在下面解释的根据本发明的调整方法的示例性配置中，参考fakf的形式的替代可能性。出于调整角度或位置的目的，fakf会相应地重新聚焦。
88.fakf或调整设备24的聚焦被设置为无穷远。这对应于自准直望远镜的功能原理。
89.在该方法的步骤1中，在束中发散地离开光纤1的光相对于光纤插头7的束路径6尽可能对称地对准。光纤插头7的束路径6与调整设备24的光轴对准，结果是束路径6和调整设备24的光轴重合。
90.随后相对于束定位光学透镜2。通过在束方向(z方向)上相对于彼此位移光学透镜2和/或套圈10，束通过光学透镜2的作用被准直。检验准直的成功。如果准直不成功，则重复步骤1。
91.如果准直成功，则在步骤2a中通过相对于套圈10侧向移动光学透镜2来设置束的角度(也参见图1a)。相应的测量角度的改变可以与光学透镜2的目前的位置改变相关，并且可以迭代地实现设置。只要还未实现指定的目标公差，就会重复步骤2a。
92.另一方面，如果已经实现目标公差，则fakf或调整设备24的聚焦被设置为有限远(对准位置)。
93.一旦已经完成角度的设置，则在步骤2b中相对于套圈10倾斜光学透镜2，以便设置准直束的期望空间位置(也参见图1b)。该位置的调整相对粗糙。如果除了光学透镜2以外，平面板5或棱镜楔形件对12a、12b也位于束路径6中，则倾斜它可以精细地调整位置。如上面关于角度调整所解释的，位置的调整也可以迭代地发生，即检验目标公差的实现。根据检验的结果，重复步骤2b，或者该方法继续步骤2c。
94.步骤2c是可选的且包括位置的精细调整。为此，平面板5、枢转楔形件对28和/或棱镜楔形件对12a、12b倾斜。
95.为了评估先前调整步骤的结果，再次检验先前限定的目标公差的实现。如果没有
实现目标公差，则从将fakf/调整设备24的聚焦设置为无穷远(自准直，在步骤0和步骤1之间)开始重复调整操作。
96.如果实现整个调整过程的目标公差，则该方法继续步骤3。在步骤3中，将可调整光学元件锁定在以这种方法调整的状态下。锁定可以是可释放地或不可释放地完成。以这种方法调整的光纤插头7可以一次或重复地连接到不同的插头接收器16。在这种情况下，维持在光纤插头7的输出9处提供且例如辐照到显微镜中的光束的正确对准。有利地在光纤插头7的现在锁定状态下实行调整的监控。
97.附图标记
[0098]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光纤
[0099]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光学透镜
[0100]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(光学透镜)的光轴
[0101]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
棱镜楔形件
[0102]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
平面板
[0103]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(光纤插头7)的束路径
[0104]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光纤插头
[0105]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
插头壳体
[0106]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
输出(束路径6)
[0107]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
套圈
[0108]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光纤轴承
[0109]
12a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
棱镜楔形件对
[0110]
12b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公共安装件中的棱镜楔形件对
[0111]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
耦合表面
[0112]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
耦合结构
[0113]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接收器结构
[0114]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
插头接收器
[0115]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接口
[0116]
17.1
ꢀꢀꢀꢀ
显微镜
[0117]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
磁性耦合
[0118]
18.1
ꢀꢀꢀꢀ
第一部件
[0119]
18.2
ꢀꢀꢀꢀ
第二部件
[0120]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
运动学耦合
[0121]
19.1
ꢀꢀꢀꢀ
第一部件
[0122]
19.2
ꢀꢀꢀꢀ
第二部件
[0123]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
夹持元件
[0124]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
不可释放的锁
[0125]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凹部(用于不受力的螺纹连接)
[0126]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通道
[0127]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调整设备
[0128]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
评估单元
[0129]
26
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
致动设备
[0130]
27
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
检测器
[0131]
28
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
枢转楔形件对
[0132]
28.1
ꢀꢀꢀꢀ
第一透镜
[0133]
28.2
ꢀꢀꢀꢀ
第二透镜
[0134]
29
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
紧固孔
[0135]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(插头接收器16的)束路径