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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Endabschnittes eines faseroptischen Lichtleiters, der ein Bündel lichtleitender Fasern umfasst, das vor dem Einbringen in eine Fassung in einer Glashülse bei geeigneter Temperatur kollabiert wird, wobei die Glashülse nach dem Kollabieren der Fasern und vor dem Einbringen der Fasern in die Fassung von dem Bündel der Fasern entfernt wird, wobei weiterhin vor dem Kollabieren eine Zwischenschicht zwi- schen das Bündel der Fasern und die Glashülse eingebracht wird, um eine verbesserte Entfernung der Glashülse von dem Bündel der Fasern nach dem Kollabieren zu ermöglichen.
Faseroptische Lichtleiter der vorgenannten Art werden beispielsweise in der Medizintechnik im Zusammenhang mit Endoskopen verwendet. Allgemein finden derartige Lichtleiter in der Regel dann Verwendung, wenn hohe Lichtintensitäten weitergeleitet werden müssen, wobei insbesonde- re kleine Eintnttsflächen mit hohen Energien beaufschlagt werden. Dabei wird der kollabierte Abschnitt des Bündels der lichtleitenden Fasern in der Regel in eine Metallhülse eingebracht, die als Fassung des Bündels dient.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 197 03 515 C1 bekannt. Bei dieser Patentschrift wird als Zwischenschicht ein Glasseidenflechtschlauch verwendet, wobei als vorteil- haft herausgestellt wird, dass aufgrund dieses Glasseidenflechtschlauches eine Ablösung der Glashülse nach dem Kollabieren von dem kollabierten Abschnitt des Bündels der Lichtleitfasern ermöglicht wird. Durch das Entfernen der Zwischenschicht vor dem Einbringen des kollabierten Abschnitts des Bündels in die beispielsweise als Metallhülse ausgeführte Fassung wird die zur Lichtleitung verwendbare Querschnittsfläche des Lichtleiters aufgrund des Wegfalls der Glashülse erhöht.
Als nachteilig bei dem Verfahren gemäss der vorgenannten Patentschrift erweist sich die Tatsache, dass der Glasseidenflechtschlauch relativ grob strukturiert ist, so dass nach dem Entfer- nen der Glashulse zusammen oder ohne den Glasseidenflechtschlauch eine relativ grobe Aussen- struktur des kollabierten Abschnitts des Bündels der Lichtleitfasern zurückbleibt. Insbesondere wenn bei relativ hohen Temperaturen auch der Glasseidenflechtschlauch verglast ist, ist es not- wendig nach dem Entfernen der Glashülse diesen Glasseidenflechtschlauch beispielsweise durch Abschleifen zu beseitigen. Es muss also eventuell ein zusätzlicher Arbeitsschritt erfolgen, um die Zwischenschicht nach dem Kollabieren zu entfernen.
Weiterhin erweist sich die durch Abdruck des Glasseidenflechtschlauches letztlich verbleiben- de grobe Aussenstruktur des kollabierten Abschnitts des Bündels der lichtleitenden Fasern dahin- gehend als Nachteil, dass bei dem Verkleben des kollabierten Abschnitts in der als Fassung die- nenden Metallhülse relativ viel Kleber in die groben Aussenstrukturen des kollabierten Abschnittes eingebracht wird. Eine grosse Menge Kleber oder ähnlicher Kittstoff bei der Befestigung des kolla- bierten Abschnitts des Bündels in der Metallhülse erweist sich als Nachteil, da während des Be- triebs des Lichtleiters durchaus relativ hohe Temperaturen auftreten können, die zu einem Ausga- sen von Klebstoffen führen können, so dass der Sitz des Bündels der Lichtleitfasern in der Metall- hülse nicht gewährleistet ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, mit dem mit geringem Aufwand der Endabschnitt oder Abschluss eines Lichtleiters hergestellt werden kann, bei dem ein sichererer Halt des Bündels der lichtleiten- den Fasern in einer zugehörigen Fassung ermöglicht wird.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass als Zwischenschicht eine Schicht eines pul- verförmigen, feinkörnigen oder pastenartigen Trennmittels eingebracht wird, dessen Schmelzpunkt über der Erweichungstemperatur der Fasern und der der Glashülse liegt, wobei vor dem Einbrin- gen der Zwischenschicht die Innenseite der Glashülse zumindest abschnittsweise aufgerauht wird Durch eine derartige Zwischenschicht mit einer sehr feinkörnigen beziehungsweise pulverförmigen oder gar pastenartigen Konsistenz wird erreicht, dass nach dem Entfernen der Glashülse eine sehr gleichmässige und glatte, insbesondere zylindrische Struktur des kollabierten Abschnitts des Bündels der lichtleitenden Fasern zurückbleibt.
Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass der Schmelzpunkt des Trennmittels über der Erweichungstemperatur der Fasern und der der Glashül- se liegt, geht das Trennmittel während des Kollabiervorgangs keine chemische Verbindung mit der Glashülse oder den Fasern ein, so dass das Entfernen der Glashülse von dem kollabierten Ab- schnitts des Bündels der Fasern wesentlich erleichtert wird.
Durch das Aufrauhen der Innenseite der Glashülse wird die Einbringung beziehungsweise das Anhaften des Trennmittels an diesen aufgerauhten Abschnitten der Glashülle erleichtert. Vorzugs-
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weise kann die Aufrauhung mechanisch, beispielsweise mittels eines Diamantfräsers, durch den Einsatz von Diamantenschleifpaste, oder aber auch durch chemisches Ätzen erzielt werden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Trennmittel um anorganische Materialien, insbesondere um Graphit, AI203 oder MgF2. Die vorgenannten Materialien sind pastenförmig oder pulverförmig verfügbar und haben einen ausge- sprochen hohen Schmelzpunkt, so dass aus den vorgenannten Gründen bei der Verwendung dieser Materialien ein leichtes Entfernen der Glashülse möglich ist, wobei die nach dem Entfernen der Glashülle verbleibende Oberfläche des kollabierten Abschnitts des Bündels der Fasern sehr glatt und gleichmässig ist.
Vorteilhafterweise beträgt die Erweichungstemperatur der Fasern etwa 460 C. Vorzugsweise beträgt die Erweichungstemperatur der Glashülse mindestens 490 C, vorzugsweise jedoch min- destens 525 C, insbesondere 530 C. Derartige Glashülsen können beispielsweise aus Duran oder Schottgläsern vom Typ 8250, AR/850 oder 8350 bestehen. Durch die Tatsache, dass die Erwei- chungstemperaturen der Glashülse oberhalb der Erweichungstemperaturen der Fasern angesie- delt sind, wird das Entfernen der Glashülse von dem kollabierten Abschnitt der Fasern weiter erleichtert.
Erfindungsgemäss kann vorgesehen sein, dass die Temperatur, bei der die Glashülse und die Fasern kollabiert werden, zwischen 700 C und 760 C beträgt. Die Glashülse mit den darin aufge- nommenen Fasern können für etwa 4 Minuten in einer Heizzone gehalten werden, welche die für die Kollabierung geeignete Temperatur aufweist. Eine derartige Temperatur und eine derartige Verweildauer haben sich dahingehend als vorteilhaft erwiesen, dass zwar der in einer Heizzone eingebrachte Abschnitt des Bündels der lichtleitenden Fasern um das gewünschte Mass kollabiert, gleichzeitig aber die Glashülse noch nicht derartig kollabiert ist, beziehungsweise teilweise durch das Trennmittel hindurch geflossen ist, dass nach dem Abkühlen trotzdem noch ein einfaches Entfernen der Glashülse möglich ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nach dem Einbringen der Fasern in die Glashülse die über ein mit der Schicht des Trennmittels versehenes Ende der Glashülse hinausstehenden Faserenden der Fasern derart angeschmolzen beziehungs- weise abgeschmolzen, dass sie eine die Glashülse an diesem Ende abdichtende Kappe bilden.
Durch diese Kappe wird ermöglicht, dass die Glashülse während der Aufheizung auf die zur Kolla- bierung geeignete Temperatur mit Unterdruck, insbesondere mit Unterdruck von etwa 0,3 bar beaufschlagt werden kann. Ein derartiger Unterdruck hat sich bei den vorgenannten Kollabiertem- peraturen beziehungsweise Verweilzeiten des zu kollabierenden Abschnitts in der Heizzone als besonders praktikabel erwiesen. Die zur Abdichtung erforderliche Kappe, die durch das Einschmel- zen überstehender Glasfasern erzeugt wird, kann auch mit einer konisch verlaufenden, abschlie- #enden Glasplatte erreicht werden, die dann bei Erhitzung einschmelzen wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nach- folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegen- den Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 schematisch die Aufrauhung der Innenseite einer für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten Glashülse;
Fig. 2 schematisch die Beschichtung der Innenseite der für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten Glashülse;
Fig. 3 schematisch die Einbringung eines Bündels lichtleitender Fasern in die Glashülse gemäss Fig. 2;
Fig. 4 schematisch die Anschmelzung überstehender Glasfasern an einem Ende der Glas- hülse gemäss Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht der Glashülse gemäss Fig. 4 in einem entsprechen- den Ofen mit angeschlossenem Vakuumschlauch;
Fig. 6 die Glashülse gemäss Fig. 4 mit dem darin aufgenommenen Bündel lichtleitender
Fasern nach dem Tempervorgang gemäss Fig. 5.
Für das in den vorgenannten Figuren gebildete Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Glashülse 1 mechanisch vermittels eines Diamantfräsers 2 aufgerauht Die Glashülse 1 ist rohrförmig ausgebildet und kann beispielsweise aus Duran, welches eine Erwei- chungstemperatur bzw. einen Teigpunkt von etwa 530 C aufweist, sowie aus den Schottgläsern
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Typ 8250 mit einer Erweichungstemperatur von 490 C, Typ AR/850 mit einer Erweichungstempe- ratur von 525 C sowie Typ 8350 mit einer Erweichungstemperatur von 525 C bestehen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird die Innenseite der Glashülse 1 in einem Bereich 3 aufgerauht, der sich von einem Ende der als Rohr ausgebildeten Glashülse 1 zylindermantelförmig ein Stück weit, beispielsweise einige Zentimeter weit in Längsrichtung der Glashülse 1 erstreckt.
Anstelle einer mechanischen Aufrauhung mittels eines Diamantfräsers 2 oder dergleichen kann auch ein lokales Aufrauhen mittels Glasätzen vorgenommen werden. Weiterhin besteht die Mög- lichkeit das Aufrauhen durch den Einsatz von Diamantschleifpaste zu erzielen.
In Fig. 2 ist schematisch verdeutlicht, dass in dem gemäss Fig. 1 aufgerauhten Bereich 3 der Glashülse 1 eine Schicht 4 eines pulverförmigen, feinkörnigen oder pastenartigen Trennmittels aufgebracht wird. Als Trennmittel eignen sich beispielsweise Graphit, A12O3 oder MgF2. Diese beispielhaft angegebenen Trennmittel zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie einen Schmelzpunkt aufweisen, der wesentlich höher liegt, als der Teigpunkt des für die Glashülse 1 verwendeten Glases, beziehungsweise als des für die im nachfolgenden noch näher zu beschrei- benden lichtleitenden Fasern verwendeten Glases. Weiterhin zeichnen sich die beispielhaft ange- führten Trennmittel durch eine Feinkörnigkeit, beziehungsweise pulverartige oder pastenartige Konsistenz aus.
Zusätzlich gehen die vorgenannten Trennmittel auch bei Temperaturen oberhalb der Erweichungspunkte des Glases der Glashülse 1 beziehungsweise der lichtleitenden Fasern keine chemische Bindung mit diesen Gläsern ein.
In die derart präparierte Glashülse 1 wird, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, ein Bündel lichtleitender Fasern 5 eingebracht. Diese Fasern sind beispielsweise aus einem Glas hergestellt, das eine Erweichungstemperatur von etwa 460 C aufweist.
Die in Fig. 3 nach links, das heisst über das mit der Schicht 4 des Trennmittels versehene Ende der Glashülse 1 hinausragenden Faserenden 6 der lichtleitenden Fasern 5 werden in dem in Fig 4 schematisch angedeuteten Verfahrensschritt angeschmolzen, so dass sie eine linsenförmige Kappe 7 bilden, die die Glashülse 1 an dem mit der Schicht 4 des Trennmittels versehenen Ende abdich- tet.
Daran anschliessend wird über die Glasfasern 5 und die Hülse 1 ein Vakuumschlauch 8 aufge- bracht, der das von der linsenförmigen Kappe 7 abgewandte Ende der Glashülse 1 sowie die aus diesem Ende herausragenden lichtleitenden Fasern 5 umgibt und mit einer nicht abgebildeten Vakuumpumpe verbunden ist. Aufgrund der Tatsache, dass die linsenförmige Kappe 7 das mit der Schicht 4 des Trennmittels versehene Ende der Glashülse 1 abdichtet, kann durch Anschluss des vorgenannten Vakuumschlauches 8 und Abpumpen über diesen Vakuumschlauch 8 ein Unter- druck in der Glashülse 1 erzeugt werden. Erfindungsgemäss kann beispielsweise ein Unterdruck von etwa 0,3 bar erzeugt werden.
Das mit der linsenförmigen Kappe 7 versehene Ende der Glashülse 1 wird in eine Aufnahme- öffnung 9 eines Ofens 10 eingebracht. Der mit der Schicht 4 des Trennmittels versehene Bereich der Glashülse 1 befindet sich zu einem grossen Teil in einer mit dem Bezugszeichen 11gekenn- zeichneten Heizzone des Ofens 10.
Erfindungsgemäss soll das mit der Kappe 7 versehene Ende der Glashülse 1 beispielsweise 4 Minuten in der Heizzone 11verweilen, während in dieser eine Temperatur von etwa 700 C bis 760 C vorherrscht. Nach diesem Verweilen von etwa 4 Minuten in der Heizzone 11kann die Glas- hülse 1 aus dem Ofen 10 herausgenommen und bei Raumtemperatur abgekühlt werden Ein zusätzlicher Temperprozess erweist sich in der Regel nicht als erforderlich, kann jedoch durchaus vorgesehen werden.
Durch das Aufheizen in dem Ofen 10 auf etwa 700 C bis 760 C kollabieren sowohl die Glas- hülse 1 als auch die lichtleitenden Fasern 5, so dass nach dem Herausnehmen der Glashülse 1 und der darin aufgenommenen lichtleitenden Fasern 5 aus dem Ofen 10 ein vorderer Abschnitt 12 der Glashülse 1 entsteht, der einen wesentlich geringeren Durchmesser aufweist als der Rest der Glashülse 1. Nach dem Abschneiden der linsenförmigen Kappe 7 etwa längs der in Fig. 6 darge- stellten perforierten Linie 13 kann das Bündel lichtleitender Fasern 5 in Richtung des Pfeiles 14 aus der Glashülse 1 herausgezogen werden.
Das Herausziehen wird ermöglicht durch die entspre- chend Fig. 2 eingebrachte Schicht 4 des Trennmittels, die ein Nichtanhaften der lichtleitenden Fasern 5 an der Innenseite der Glashülse 1 in dem erwärmten beziehungsweise kollabierten vorderen Abschnitt 12 gewährleistet.
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Daran anschliessend kann das Bündel der lichtleitenden Fasern 5 mit seinem in Fig. 6 linken kollabierten Ende bequem in eine entsprechend grosse, beispielsweise aus Metall gefertigte Hülse angebracht und darin festgelegt werden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung eines Endabschnittes eines faseroptischen Lichtleiters, der ein
Bündel lichtleitender Fasern (5) umfasst, das vor dem Einbringen in eine Fassung in einer
Glashülse (1) bei geeigneter Temperatur kollabiert wird, wobei die Glashülse (1) nach dem
Kollabieren der Fasern (5) und vor dem Einbringen der Fasern (5) in die Fassung von dem
Bündel der Fasern (5) entfernt wird, wobei weiterhin vor dem Kollabieren eine Zwischen- schicht (Schicht 4) zwischen das Bündel der Fasern (5) und die Glashülse (1) eingebracht wird, um eine verbesserte Entfernung der Glashülse (1) von dem Bündel der Fasern (5) nach dem Kollabieren zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenschicht eine Schicht (4) eines pulverförmigen, feinkörnigen oder pastenartigen Trennmittels einge- bracht wird,
dessen Schmelzpunkt über der Erweichungstemperatur der Fasern (5) und der der Glashülse (1) liegt, wobei vor dem Einbringen der Zwischenschicht (Schicht 4) die
Innenseite der Glashülse (1) zumindest abschnittsweise aufgeraut wird.