DD206238A1 - Verfahren zur herstellung eines y-abzweiges - Google Patents

Abstract

ZIEL DER ERFINDUNG IST DIE VERLUSTARME HERSTELLUNG VON Y-ABZWEIGEN AUS IN DER LICHTLEITERNACHRICHTENTECHNIK GEBRAEUCHLICHEN LICHTLEITERN, DIE REPRODUZIERBAR UND RATIONELL IST. DIE AUFGABE BESTEHT DARIN, EIN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON Y-ABZWEIGEN ANZUGEBEN, BEI DEM EINE GERINGE ANZAHL VON ARBEITSGAENGEN ERFORDERLICH IST UND TROTZ EINER VERRINGERTEN MECHANISCHEN PRAEZISION EIN HOHER KOPPLUNGSGRAD ERREICHT WIRD. DIES GELINGT DADURCH, DASS DIE STIRNFLAECHEN ZWEIER IN GETRENNTEN GEHAEUSEKOERPERN KRAFT- UND FORMSCHLUESSIG EINGEBETTETER LICHTLEITER SO ABGESCHLIFFEN WERDEN, DASS BEIM ZUSAMMENFUEGEN DER GEHAEUSEKOERPER DIE LICHTLEITER SPITZWINKLIG AUFEINANDER ZULAUFEN. NACH VERKLEBEN DER SCHLIFFFLAECHEN WIRD DURCH ABSCHLEIFEN DER GEHAEUSEKOERPER EINE ZUSAMMENGESETZTE GEMEINSAME QUERSCHNITTSFLAECHE BEIDER LICHTLEITER ERZIELT, DIE MIT EINER PLANEN STIRNFLAECHE EINES DRITTEN LICHTLEITERS VERKLEBT WIRD, SO DASS EIN Y ENTSTEHT.

Description

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Berlin, den 12. 07. 1982 ze-scht 29170/if3

Anmelder Dr,-Ing« Bernd Porbrig Hans-Dieter Kühl

Verfahren zur Herstellung eines Y-Abzweiges

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Y-Abzweiges, bei dem die Reproduzierbarkeit erhöht und die Lieht-yerluste gesenkt werden und der in der Lichtleiternachrichtentechnik Anwendung findet.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

Y-Absweige für Lichtleiter sind zum Beispiel aus DE-AS 2 205 996, DE-OS 2 738 050, DS-OS 2 712 809 in verschiedenen Varianten bekannt» Sollen diese Abzweige jeweils mit den in der Lichtleiternachriehtentechnik, gebräuchlichen Lichtleitern, deren Kerndurchmesser zwischen 5 bis 80 ,um betragen, realisiert werden, erfordert ihre Herstellung einen hohen Justageaufwand,

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der sich an der Grenze des möglichen bewegt. Es ist bekannt, die für den Y-Abzweig erforderlichen drei Lichtleiter nach einer Vorbehandlung durch Schleifen oder durch Abätzen zueinander zu justieren und miteinander zu verschweißen, vgl, DE-OS 2 717 535, G 02 B 5/14.

Die Reproduzierbarkeit der optischen Parameter ist infolge der schwierig zu kontrollierenden Diffusionsprozesse beim Schweißen, die zu Veränderungen im Brechzahlprofil der Lichtleiter führen, gering und die Verluste relativ hoch, vgl« F. Auracher, Prinzipien und Eigenschaften von Abzweigen für Multimodefasern, frequenz J3£ (1980) 2, S. 52 - 57.

Bei einem weiteren bekannten Y-Abzweig werden die drei für den Y-Abzweig erforderlichen Lichtleiter einzeln in GehäuseblScken in die Endform gebracht und unter visueller Kontrolle zusammengefügt, vgl, DS-OS 2 738050, G 02 B 5/14. Derart gefertigte Y-Abzweige sind verlustarm, jedoch stellt die Fertigung solcher Abzweige infolge der großen Anzahl von Arbeitsgängen einen erheblichen Aufwand dar.

In Planartechnik ausgeführte bekannte Y-Abzweige sind zwar reproduzierbar herzustellen, vgl« DS-OS 2 827 005, sie haben aber relativ hohe Gesamtverluste bei der Kopplung mit Step-Indes-Lichtleitera (^1,5 dB), die sich beim Einsatz von in der Lichtleiternachrichtentechnik gebräuchlichen Gradienten-Index-Lichtleitern nahezu verdreifachen, vgl« a« a, O, "Auracher, ·.·".

Ziel der: Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, verlustarme Y-Abzweige aus in der Lichtleiternachrichtentechnik gebräuchlichen Lichtleitern reproduzierbar und rationell herzustellen.

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Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Y-Abzweigen anzugeben, bei dem eine geringe Anzahl von Arbeitsgängen erforderlich ist und trotz einer verringerten mechanischen Präzision ein hoher Kopplungsgrad erzielt wird» Dabei wird davon ausgegangen, daß die -Enden zweier Lichtleiter in einer bestimmten Länge einzeln in zwei bestehenden Gehäusekörpern kraft- und formschlüssig eingebettet sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Fläche ;jedes Gehäuse körpers in einem spitzen Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters derart geschliffen und poliert wird, daß eine bündige Schnittfläche des Lichtleiterquerschnitts entsteht und daß die polierten Flächen der Gehäusekörper unter Beachtung einer geometrischen Überdeckung beider Schnittflächen der Lichtleiter und unter Hinzufügen eines transparenten Klebers gegeneinandergepreßt und derart zueinander justiert werden, daß das Verhältnis der Anteile des-aus der Schnittfläche des Kerns des einen Lichtleiters austretenden Lichtes und des in die Schnittfläche des Kerns des anderen Lichtleiters eintretenden Lichtes ein gewünschtes Optimum ergibt und daß das eine Ende der zusammengeklebten Gehäusekörper senkrecht zur Klebefläche soweit abgeschliffen und poliert wird, bis die sich zeigende zusammengesetzte Stirnfläche beider Lichtleiter^einen gewünschten kreisförmigen Querschnitt definierten Durchmessers ergibt und daß die plane Stirnfläche eines dritten Lichtleiters entsprechenden Querschnitts derart an die zusammengesetzte Stirnfläche der beiden Lichtleiter angefügt wird, daß die Summe der Anteile des aus den beiden Lichtleitern austretenden Lichtes im dritten Lichtleiter ein Maximum erreicht. Problematisch ist eine zuverlässige thermisch stabile. Einführung der mit mehreren Hüllschichten versehenen

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Lichtleiter in die Gehäusekörper. Es ist daher zweckmäßig, einen Teil des aus der inneren Hülle austretenden Lichtleiters innerhalb eines Hohlraumes des Gehäuseblocks frei beweglich zu führen, während das auslaufende Ende in einer bestimmten Länge weiterhin kraft- und formschlüssig mit dem Gehäusekörper verbunden bleibt. Die geometrische Überdeckung beider Schnittflächen kann je nach dem gewünschten Optimum von Eintritt und Austritt des Lichts an den Schnittflächen unterschiedlich sein, so daß unterschiedliche Teilerverhältnisse erzielt werden· Die Justierbewegung kann dabei ein gegenseitiges, radiales oder axiales Verschieben zur optischen Achse beider Gehäusekörper sein,

Ausführungsbeispiel

Anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Pig, T eine prinzipielle vergrößerte Darstellung eines Gehäusekörpers mit eingebettetem Lichtleiter,- teilweise im Schnitt

Fig.· 2 eine prinzipielle vergrößerte Darstellung zweier zusammengeklebter Gehäusekörper, teilweise im Schnitt

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 eine prinzipielle vergrößerte Darstellung einer aus drei Lichtleitern zusammengesetzten Y-Abzweigung in der Umgebung der Abzweigstelle.

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Pig» 1 zeigt einen Gehäusekörper 1 aus einem durchsichtigen Thermoplast, in den ein Lichtleiter 2 mit seiner inneren Hülle 3 und seiner äußeren Hülle 4 eingebettet ist· Am Austritt des Lichtleiters 2 aus seiner inneren Hülle 3 ist ein Stück des Lichtleiters leicht gekrümmt in einem Hohlraum 5 geführt, während das auslaufende Ende des Lichtleiters 2 in einem "bestimmten Winkel zur ebenen Längsfläche form- und kraftschlüssig in dem Gehäusekörper 1 eingebettet ist. Die Krümmung des Lichtleiters gestattet eine thermisch stabile Herausführung des Lichtleiters aus dem Gehäusekörper 1. Die ebene Längsfläche des Gehäusekörpers 1 wird so weit abgeschliffen und poliert, bis in einem bestimmten Bereich S dar Querschnitt des Lichtleiters 2 ovalförmig zu Tage tritt. Die Menge beziehungsweise- die Dicke des abzutragenden Materials ist in weiten Grenzen unkritisch, so daß eine Massenbearbeitung ermöglicht wird. Der Hohlraum 5 wird, beispielsweise durch Einbetten eines Plasteschlauches 6 gebildet· In gleicher Weise wird mit einem zweiten, in Fig, I nicht dargestellten Gehausekörper, verfahren. Beide Gehäusekörper werden dann gemäß 3?ig. 2 zusammengefügt, justiert und unter Druck verklebt. Die Dicke der Klebeschicht beträgt weniger als 0,5/am*

Pig., 2, zeigt zwei Gehäusekörper 1; 11 mit den vors te rhenden äußeren Hüllen 4;4-1 zweier nicht bezeichneter Lichtleiter, deren zusammenstoßende Enden- teilweise im Schnitt dargestellt sind. Die Mantel der beiden Lichtleiter sind dabei mit 7 »71 und die Kerne mit 8;81 bezeichnet. Die Richtung des Lichtflusses ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die Justage der beiden Querschnittsflächen beider Lichtleiter kann durch axiales Verschieben zur optischen Achse geschehen. Günstig ist auch ein radiales Verschieben quer zur optischen Achse. Hierzu werden die beiden Gehäusekörper mittels

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eines Stiftes 9 miteinander verstiftet und um den so gebildeten Drehpunkt verschoben· Je weiter der Stift 9 von der Verbindungsstelle beider Lichtleiter entfernt ist, desto geringer ist der Einfluß von Maßabweichungen beim Verbinden beider Gehäuseblöcke.. Als Justagekriterium dient das Verhältnis des aus der Schnittfläche des einen Lichtleiters austretenden Lichtes und des in die Schnittfläche des Kerns des anderen Lichtleiters eintretenden Lichtes, welches in nicht dargestellter Weise gemessen wird. Der JustageVorgang ist beendet, wenn dieses Verhältnis den Optimalwert erreicht, der im Falle eines 1:1-Y-Abzweiges ein Minimum ist«. Das heißt, das Übersprechen wird maximal* Dies geschieht relativ schnell, so daß der transparente Kleber in dieser Zeit nicht aushärten kann* Der Druck der beiden Gehäusekörper 1;11 gegeneinander beträgt ca· 6 p/mm » Bei Herstellung von Mustern mit Lichtleitern von 50,um Kerndurchmesser wurde eine Überdeckungsgenauigkeit von -·< 1 /um erreicht.

In Fig.- 3 ist ein den Justagevorgang näher erläuterndes Funktionsdiagramm der Lichtflußverteilung φ im Kern 81 des im Gehäusekörper 11 eingebetteten Lichtleiters dargestellt, wobei χ die Verschieberichtung parallel zur optischen Achse anzeigt.

Der Lichtfluß <fi- ist dabei in relativen Einheiten zu lesen. Bei einwandfreier überdeckung,, das heißt χ = ο, beträgt der Lichtfluß f ein Maximum« Analoges Verhalten zeigt sich bei radialem oder axialem Verschieben zur optischen Achse. Die entsprechenden optimalen Kenngrößen sind bequem meßbar, so daß sich eine relativ einfache Justage ergibt, die auch relativ schnell vonstatten geht.

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Pig. 4 zeigt eine genaue Üb erd eckung' "beider Lichtleiterkerne 7;71 und "beider Lichtleitermäntel 8;81, gemäß Schnitt A ♦/» A in Pig. 2, was einem Teilerverhältnis von 1 : 1 entspricht. Pur hiervon abweichende Teilerverhältnisse sind die beiden Gehäusekörper 1;11 relativ zueinander zu verschieben·

Nach dem Aushärten des transparenten Klebers werden die beiden Gehäusekörper stirnseitig so weit abgeschliffen, bis sich eine gemeinsame plane Endfläche bildet, , die zum Beispiel im Querschnitt der Pig. 4, Schnitt A »/" A, entspricht. ·

Je spitzer der Winkel gewählt wurde, mit dem beide Lichtleiter aufeinander zulaufen, desto toleranzunempfindlicher wird der betreffende Schleifprozeß* Beispielsweise bewirkt ein Yersatz der beiden Querschnitte der beiden Lichtleiterkerne 8;81 zueinander von 20 ,um bei

ο einem Winkel von 1,5 und einem Kerndurchmesser, von 50/um einen 7erlust an Lichtleistung von 0,2 dB. Die so geschaffene gemeinsame plane Endfläche beider Lichtleiter 1;11 wird mit der planen Endfläche' eines in einem dritten Gehäusekörper 10 eingebetteten-dritten nicht bezeichneten Lichtleiters optisch kontaktiert, zum Beispiel.durch Kleben, vgl. Pig. 5. Der Kern des. dritten Lichtleiters ist mit 12 und der Mantel mit 13 bezeichnet«. An Stelle eines weiteren Gehäusekörpers kann auch eine Klebmasse.Verwendung finden. Die Abzweigstelle, an der alle drei Lichtleiter zusammenstoßen, ist mit 14 bezeichnet»

Der dritte Lichtleiter ist züTden beiden anderen Lichtleitern dann richtig justiert, wenn im dritten Lichtleiter ein Maximum an aus den beiden anderen Lichtleitern eintreffendem Licht gemessen wird,

Claims (1)

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   Erfindungs ans pruch

   "Verfahren zur Herstellung eines Y-Abzweiges, bei dem die Enden zweier Lichtleiter in einer bestimmten Länge einzeln in zwei Gehäusekörpern kraft- und formschlüssig eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pläche jedes Gehäusekörpers (1;11) in einem spitzen Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters derart geschliffen und poliert wird, daß eine bündige Schnittfläche des Lichtleiterquerschnitts entsteht und daß die polierten Flächen der Gehäusekörper (1;11) unter Beachtung einer geometrischen Überdeckung beider Schnittflächen der Lichtleiter und unter Hinzufügen eines transparenten Klebers gegeneinandergepreßt und derart zueinander justiert werden, daß das Verhältnis der Anteile des aus der Schnittfläche des Kerns (7) des einen Lichtleiters austretenden Lichtes und dem Anteil des in die Schnittfläche de3 Kerns (71) des anderen Lichtleiters eintretenden Lichtes ein gewünschtes Optimum ergibt und daß das eine Snde der zusammengeklebten Gehäusekörper, senkrecht zur Klebefläche soweit abgeschliffen und poliert wird, bis die sich zeigende zusammengesetzte Stirnfläche beider Lichtleiter einen gewünschten kreisförmigen Querschnitt definierten Durchmessers ergibt und daß die plane Stirnfläche eines dritten Lichtleiters entsprechenden Querschnitts derart an die zusammengesetzte Stirnfläche der beiden Lichtleiter angefügt wird, daß die Summe der Anteile des aus den beiden Lichtleitern austretenden Lichtes im dritten Lichtleiter ein Maximum erreicht*

   Hierzu 5 Seiten Zeichnungen*