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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Lichtleitern mit wenigstens zwei lichtleitenden Pfaden, bei welchem diese auf einer Trägerschicht, z. B. einer Platte in einem vorgegebenen, im wesentlichen ebenen Muster geformt und anschliessend mit einer Deckschicht abgedeckt werden. Es ist bekannt (deutsche Offenlegungsschrift 1955199), längs einer vorbestimmten Zone einer Platte, eines Stabes oder eines
Rohres aus Alkaliglas eine Zu- oder Abnahme des Brechungsindex zu bewirken und zu diesem Zweck die
Alkalimetallionen ersatzlos zu entfernen oder im Wege eines Ionenaustausches durch Alkalimetallionen grösseren oder kleineren Ionendurchmessers bzw. durch Wasserstoffionen zu ersetzen.
Mit diesem grundsätzlich auf
Gegenstände aus Alkaliglas beschränkten Verfahren sind aber nur kontinuierliche, nicht aber sprunghafte Änderungen des Brechungsindex erreichbar. Sprunghafte und kontinuierliche Änderungen sind aber keineswegs äquivalent, denn im ersten Fall bleibt beispielsweise der Polarisationszustand von Licht, das von einem Medium mit bestimmtem Brechungsindex in ein anderes Medium mit unterschiedlichem Brechungsindex übergeht, erhalten, im zweiten Fall jedoch nicht.
Für viele optische oder elektrooptische Geräte oder Bestandteile, in welchen aus optischen Signalen aufgebaute Informationen über lichtleitende Pfade übertragen werden, kommen nur hinsichtlich des Brechungsexponenten gegenüber ihrer Umgebung scharf abgegrenzte Lichtpfade in Frage.
Insbesondere ist es in logischen Systemen oder Geräten notwendig, bei der Informationsübermittlung einen Teil des die Informationen tragenden Lichtes aus einem Lichtpfad in einen oder mehrere andere abzuzweigen und das
Auftreten von Streulicht zu vermeiden. Überdies müssen die einzelnen Lichtpfade genau nach einem vorgegebenen Muster verlaufen bzw. verzweigt sein und ihre Abstände müssen eingehalten sein.
Das bisher geübte
Verfahren, zwei Lichtpfade an einer Verzweigungsstelle durch Kleben oder Schmelzen zu verbinden, sichert nicht den notwendigen optischen Kontakt, abgesehen von der Möglichkeit einer beim Verschmelzen auftretenden
Verletzung der Lichtpfadstrukturen. Überdies bestehen erhebliche Einschränkungen für die Auswahl der brauchbaren Materialien und viele Arbeitsschritte müssen händisch ausgeführt werden.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, das von diesen Mängeln frei und bezüglich der verwendbaren
Materialien weniger beschränkt ist, bei dem an Lichtpfade anzuschliessende Elemente, wie Strahler, Empfänger,
Modulatoren mit eingebaut bzw. sicher angeschlossen werden können und das in weitem Umfang mechanisierbar ist. Dieses Ziel ist mit einem Verfahren der eingangs umrissenen Art erreichbar, bei dem erfindungsgemäss das
Material, aus dem die Pfade geformt werden, mit den kleinere Brechungsindizes als dieses aufweisenden
Materialien der Träger- und der Deckschicht mechanisch und zur Ausbildung scharfer Trennflächen unmittelbar verbunden wird.
Das Pfadmaterial kann auf die Trägerschicht in gelöster Form oder schmelzflüssig aufgetragen sowie bei schmelzflüssigem Auftrag vorzugsweise in die letztere wenigstens teilweise eingebettet werden, wobei die Auftragtemperatur des Pfadmaterials auf die Erweichungs- oder Schmelztemperatur des Schichtmaterials abgestimmt und/oder ein Pfadmaterial gewählt wird, dessen Viskosität bei Auftragtemperatur grösser als die des
Schichtmaterials ist. Als Material für die Trägerschicht nimmt man ein Material, z. B. Quarz, mit höherer
Schmelz- oder Erweichungstemperatur als das Pfadmaterial, z. B. Glas, aufweist, wobei auch noch auf eine ausreichende Übereinstimmung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten geachtet werden muss. Es sind aber auch Schicht-und Pfadmaterialien mit annähernd gleichen Erweichungs- oder Schmelztemperaturen verwendbar.
In solchen Fällen wird ein Pfadmaterial zu wählen sein, dessen Viskosität bei der in Aussicht genommenen Auftragtemperatur höher ist als die des Schichtmaterials, damit der aufgetragene Pfad nicht zerfliesst, sondern in das Schichtmaterial einsinkt, was selbstverständlich einen entsprechenden Unterschied der Dichten voraussetzt.
Es ist aber auch möglich, das Muster in der Trägerschicht in Form von Nuten oder Rillen vorzuformen und das Pfadmaterial in diese einzutragen. Das Muster kann also mit Hilfe eines Werkzeuges in eine Trägerschicht eingeprägt werden, so dass grosse Anzahlen von Lichtleitern mit praktisch identischem Muster hergestellt werden können. Die Querschnittsgestalt der einzelnen Pfade kann ohne Schwierigkeit variiert werden ; bei eingeprägten Mustern mit Hilfe des entsprechend gestalteten Prägewerkzeuges, bei aufgetragenen Mustern durch Einstellen der Geschwindigkeit der Giessköpfe, mit denen das gelöste oder schmelzflüssige Pfadmaterial aufgetragen wird.
Die Dicke eines Pfades kann von der Geschwindigkeit abhängen, mit der die seiner Form entsprechende Nut oder Rille eingepresst wird, von Einfluss sind ferner die Viskosität des Pfadmaterials bzw. bei Kunststoffen deren Aushärtungszeit und gegebenenfalls auch die Adhäsion an dem Material der Trägerschicht. All diese Einflussgrössen sind in weiten Grenzen veränderbar, so dass, wie die Erfahrung gezeigt hat, die Dicke von Lichtpfaden z. B. zwischen einigen Tausendstel- und einigen Zehntelmillimetern liegen und gleichmässig eingehalten aber auch gesetzmässig in gewünschter Weise verändert werden kann. Als Materialien für die Trägerschichten und für die Pfade kommen vorzugsweise Kunststoffe in Betracht, insbesondere Polymeren der Acryl- und der Methacrylreihe.
Beispielsweise können die Trägerschicht aus Polybutylmethacrylat, also einem Mischpolymeren, mit dem Brechungsindex 1, 47 und die Pfade aus Styrolmischpolymer mit dem Brechungsindex 1, 59 bestehen. Die Verwendung von Mischpolymeren bietet den Vorteil, dass der Brechungsindex einfach auf einen bestimmten Wert gebracht werden kann, nämlich durch die Festlegung der Gewichtsanteile der Komponenten. Das auf eine Trägerschicht, meist eine Platte, aufgebrachte Pfadmuster wird mit einer Deckschicht abgedeckt, deren Material mit dem der Trägerschicht übereinstimmen kann, jedenfalls aber einen kleineren Brechungsindex aufweist als das Pfadmaterial.
Anstatt die Pfade auf die Trägerschicht aufzugiessen, kann auch das Pfadmaterial auf die Oberfläche der Trägerschicht als an dieser haftender Überzug aufgetragen
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und aus dem Überzug das Muster durch Abtragen der überschüssigen Teile herausgebildet werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen und der Zeichnungen näher erläutert, wobei sich weitere Erfindungsmerkmale ergeben werden. In den Zeichnungen veranschaulicht Fig. la bzw. 1b einen Lichtleiter mit auf die Trägerschicht aufgegossenen Lichtpfaden, Fig. 2a bis 2d den Querschnitt eines Lichtpfades in verschiedenen Phasen seiner Herstellung, Fig. 3a bis 3d verschiedene Phasen bei der Herstellung eines Lichtleiters durch Abtragen von Pfadmaterial, Fig. 4a bis 4f eine Variante dieses Verfahrens, Fig. 5a bis 5d die Herstellung von Lichtpfaden verschiedenen Querschnittes, Fig. 6a bis 6c bzw. 7a bis 7d je verschiedene Phasen bei der Herstellung von bandförmigen Lichtleitern, Fig. 8a bis 8c die Herstellung
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9aPfadmustern.
Ausführungsbeispiel l (Fig. la und lob).
Auf eine plattenförmige Trägerschicht--l--aus durchsichtigem Material mit dem Brechungsindex nl wird ein Lichtpfad--2--aus durchsichtigem Material (Brechungsindex n2) aufgebracht, u. zw. in gelöster Form oder in schmelzflüssigem Zustand. Das Auftragen geschieht nach einem vorgegebenen Muster, das, wie gezeigt, verzweigt sein kann. Nach dem Erhärten des Musters wird dieses mit einer Deckschicht--3-- abgedeckt, deren Material ein Brechungsindex n3 zukommt. Die Brechungsindizes müssen den
Bedingungen n2 > nl, n3 > n2 entsprechen. Werden die Pfade aus schmelzflüssigem Material gegossen, dann können sie, falls die Auftragtemperatur genügend hoch und über der Erweichungstemperatur des Materials der
Trägerplatte liegt, in diese völlig oder zum Teil einsinken.
Die Auftragtemperatur wird also mit der Erweichungstemperatur abgestimmt, die von dem gewählten
Material der Trägerschicht abhängt. Für die Pfade sowie die Trägerschicht sind Materialien mit annähernd gleicher Erweichungstemperatur, z. B. Gläser, dann verwendbar, wenn die Viskosität des Pfadmaterials bei dieser
Temperatur höher als die des Trägermaterials ist, so dass der Pfad nicht zerfliesst. Das Pfadmaterial wird mit gegen die Trägerschicht angestellten Giessköpfen aufgetragen. Ob und wie weit ein Pfad in die Trägerschicht einsinkt und in dieser eingebettet wird, hängt von dem Dickenunterschied der Materialien aber auch von ihren
Viskositäten ab. Die Herstellung mehrerer Pfade kann mittels gesonderter Giessköpfe erfolgen, die z. B. nebeneinander und an einer Anzweigstelle auseinander geführt werden.
Es kann aber an einen bereits gegossenen
Pfad auch ein abzweigender Pfad angegossen und von der Abzweigstelle an weiter aufgetragen werden. Eine Querschnittsänderung der Lichtpfade kann durch Ändern der Vorschubgeschwindigkeit der Giessköpfe erreicht werden. Überdies kann die Zusammensetzung des Pfadmaterials während des Auftragens eines Pfades geändert werden, z. B. die anteilige Zusammensetzung eines Gemisches aus Styrol-und Methacrylat-Copolymeren. Auch können in das Pfadmaterial im Einklang mit der Erfindung optisch wirksame, beispielsweise fluoreszierende Substanzen beigemengt werden. Zum Eintragen in Mischpolymeren eignen sich Chelate von seltenen Erden, zum Eintragen in Gläser Neodymverbindungen.
Ausführungsbeispiel 2 (Fig. 2a bis 2d).
Zur Verbesserung der optischen Isolation von Lichtpfaden und/oder zur Verkleinerung ihrer Apertur kann man die Pfade mit zusätzlichen dielektrischen Hüllen aus Materialien umgeben, die einen Brechungsindex n'aufweisen, für den nl < n' < n gilt. Zum Beispiel kann auf eine aus Polybutylmethacrylat (n') hergestellte Platte--4-- (Fig. 2a) ein mindestens 3 bis 5 bis dicker Streifen--5--aus Polymethylmethacrylat (ni) und auf diesen ein etwas schmälerer Pfad-2--aus einem Styrol-Mischpolymeren (n2) oder aus einem Gemisch von Styrol-Methylmethacrylat-Copolymeren aufgetragen werden (Fig. 2b). Diese Anordnung wird von oben und von den Seiten auf dieselbe Weise mit einem Methylmethacrylat-Mischpolymeren vergossen (Fig. 2c). Damit ist die Bildung der Lichtleiterhülle beendet.
Die ganze Anordnung kann von oben mit einem Butylmethacrylat-Mischpolymeren vergossen werden, das einen äusseren Überzug bildet (Fig. 2d).
Ausführungsbeispiel 3 (Fig. 3a bis 3d bzw. 4a bis 4f).
Auf eine dielektrische platte --1-- (Fig. 3a) mit einem Brechungsindex nl wird ein an dieser haftender Überzug--6--aus dem Pfadmaterial aufgetragen, der einen Brechungsindex n2 und eine Dicke von mindestens mehreren Lichtwellenlängen des für Übertragungszwecke in Aussicht genommenen Spektralbereiches hat (Fig. 3a). Auf diesen Überzug wird eine dem Pfadmuster entsprechende Schablone gelegt oder eine Maske--7-- (Fig. 3b) aufgestäubt, worauf die überschüssigen Teile des Überzuges abgetragen werden (Fig. 3c). Die gebildete Lichtleiteranordnung wird von oben mit einer Deckschicht --1'-- (Fig. 3d) aus einem Stoff mit dem Brechungsindex nl überzogen.
Ähnlich kann man auch mehrschichtige Lichtleiter herstellen. Auf eine Platte--l-- (ni) wird ein Überzug --6-- mit dem Brechungsindex n2 aufgetragen (n2 > ni). Auf diesen Überzug wird dann eine Maske--7--aufgestäubt (Fig. 4b) und anschliessend das überschüssige überzugsmaterial entfernt (Fig. 4c). Die erhaltene Struktur wird darauf mit einem Überzug --6'-- aus einem Material mit dem Brechungsindex n3 überzogen, wobei n3 > n ist. Sodann wird abermals eine Maske-7'-aufgestäubt (Fig. 4d) und das Überschussmaterial abgetragen (Fig. 4e). Die erzeugte Lichtleiteranordnung kann mit einer optisch isolierenden Schicht --1'-- z.
B. aus dem gleichen Werkstoff wie die Platte--l--bedeckt werden.
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Die Überzüge können im Hochvakuum durch Giessen oder Aufstäuben aus den im Ausführungsbeispiel 1 erwähnten Materialien auf die platte --1-- aufgebracht werden. Die zur Abgrenzung des überschüssigen von dem verbleibenden Überzugsmaterial erforderliche Maske kann durch Aufstäuben von Metall (z. B. Silber, Aluminium) hergestellt werden. Das Abtragen von Polymeren erfolgt mit Lösungsmitteln (Benzol, Toluol, Xylol, ihren Mischungen usw. ) oder bei Glas mit glaslösenden Säuren (z. B. mit Flusssäure usw.).
Lichtpfade aus allen erwähnten Stoffen kann man auf eine als Unterlage dienende Platte im Hochvakuum durch eine Schablone aufstäuben oder durch Öffnungen in der Schablone aufgiessen, soferne die erwähnten Stoffe nicht an dem Schablonenwerkstoff adhäsieren. Eine Schablone kann entfernt und durch eine andere ersetzt werden, mit der das Aufbringen des Pfadmusters fortgesetzt wird. Auf ähnliche Weise können auf die Platte elektrisch leitende Elemente aufgestäubt werden, so dass ausser dem Muster der Lichtpfade auch ein Muster leitender Wege, also eine integrierte Schaltung ausgebildet wird. Die beiden Muster werden dann von oben mit optisch isolierenden Stoffen begossen und hiedurch mit einer gemeinsamen Deckschicht abgedeckt.
Ausführungsbeispiel 4 (Fig. 5a bis 5d).
Lichtleiter mit Pfaden, die einen genau eingehaltenen, z. B. quadratischen, dreieckigen, sechseckigen oder
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einer Deckschicht--3--abgeschlossen wird (Fig. 5d).
Die Nuten oder Rillen können durch beliebige Verfahren hergestellt werden (Abguss von Platten mit
Nuten, Eindrücken, Abätzen, Photolithographie, Ausschneiden usw. ), wobei man für die Platten die in Beispiel 1 erwähnten Materialien verwenden kann. Das Ausfüllen der Nuten erfolgt je nach gewählten Stoffen durch
Begiessen in einer Edelgasatmosphäre oder im Vakuum usw. bzw. durch Aufstäuben.
Ausführungsbeispiel 5 (Fig. 6a bis 6c bzw. 7a bis 7d).
Für die Fertigung von bandförmigen Lichtleitern kann nach einem Merkmal der Erfindung das Material des
Pfades zu einem über Stege verbundene Pfade aufweisenden Band geformt und dieses mit der Träger-und mit der Deckschicht--12 ; 14, 15--verhaftet werden. Auf eine Unterform--9-- (Fig. 6a), die mit Nuten --10--, deren Profil dem der herzustellenden Pfade entspricht, und deren Material an dem Pfadmaterial nicht adhäriert, wird das Pfadmaterial aufgebracht. Sodann wird auf die Unterform eine ebene Oberform--11-- abgesenkt und gegen diese angedrückt, so dass das Pfadmaterial zu einem Band geformt wird, das aus den mittels der Nuten geformten Pfaden und aus diese verbindenden, dünnen Stegen besteht (Fig. 6b).
Das bandförmige
Pfadmuster wird sodann aus der Unterform entfernt und durch Eintauchen in eine Mischpolymerlösung mit einer dünnen Hülle überzogen. Derartige Bänder können ohne Änderung der Relativlage der einzelnen Pfade gebogen oder verwunden werden. Sie können daher in die gewünschte räumliche Gestalt gebracht und dann mit einer
Deckschicht versehen sowie mit deren Hilfe in dieser Gestalt erhalten werden.
Bei der aus den Fig. 7a bis 7d entnehmbaren Variante wird von vornherein bandförmiges Pfadmaterial --13-- (Fig. 7a) zwischen eine Oberform --15-- und eine Unterform--14--eingebracht, die beide entsprechend dem herzustellenden Pfadmuster profiliert sind. Die beiden Formen sind auf einer Temperatur t erwärmbar und prägen bei Anwendung eines ausreichenden Druckes p ein Band--13'-- (Fig. 7b und
7c), das aus den über dünne Stege verbundenen Pfaden besteht. Auch dieses Band kann z.
B. durch Eintauchen in eine Mischpolymerlösung mit einer dünnen Hülle überzogen, und hiedurch verstärkt werden, ohne seine Geschmeidigkeit zu verlieren, worauf es in seine vorgeschriebene Gestalt gebracht und in dieser mit einem lichtisolierenden Stoff (Brechungsindex n2) vergossen wird, der eine Hülle --16-- bildet. Selbstverständlich gilt n2 > nI'
Die Prägeformen können z. B. aus Kunststoffen entsprechender Härte aber auch aus Glas hergestellt sein.
Ausführungsbeispiel 6 (Fig. 8a bis 8c).
Bei Erzeugung von Lichtpfaden grösserer Länge empfiehlt es sich, nach einem Merkmal der Erfindung, eine aus dem Pfadmaterial bestehende Schicht zwischen die Trägerschicht und Deckschicht einzubringen, mit diesen zu einem Verbundkörper zu verhaften diesen anschliessend mittels stempel- oder walzenförmiger Matrizen, die mit Rillen oder Nuten versehen sind, bei erhöhter Temperatur zusammenzupressen und dabei das Pfadmaterial zur Ausbildung der von mit dem Schichtmaterial umgebenen Pfaden in die Nuten zu verdrängen.
Bei Verwendung von Walzen kann dieses Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden.
Aus einem Pfadmaterial (Brechungsindex n2) und optisch isolierenden Werkstoffen (Brechungsindizes nl, n3) werden Bänder vorgegebener Dicke hergestellt und so zusammengelegt, dass ein Verbundkörper entsteht (Fig. 8a), bei welchem die bandförmige Schicht --17-- aus dem Pfadmaterial zwischen dem die Trägerschicht --18-- bildenden und dem die Deckschicht --19-- bildenden Band liegt (ni, n3 < n2). Wenn ein solcher erwärmter Verbundkörper den Spalt zwischen zwei profilierten Walzen passiert oder zwischen zwei stempelförmigen Matrizen zusammengepresst wird, verlagert sich das Pfadmaterial in Richtung gegen die Nuten oder Rollen des Walzen- oder Matrizenprofils und bildet strangförmige Pfade, die von der Träger- bzw.
Deckschicht umgeben sind. Je nach Dicke der beiden letztgenannten Schichten bzw. den Abständen der
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zylindrischen Walzen- oder ebenen Matrizenflächen ergeben sich bandförmige Lichtleiter nach den Fig. 8b bzw.
8c. Die Dicke der Bänder kann zwischen 2 und 5 um liegen, aber auch grösser sein. Der Verbundkörper kann auch durch Aufgiessen mittels einer flachen Düse von in einem Lösungsmittel gelöschten Polymeren oder
Vorpolymerisaten auf die Oberfläche einer Unterlage, z. B. Folie aus nicht adharierendem Material, wie
Polyäthylenterephthalat oder anderer Kunststoffe hergestellt werden.
Wenn die Pfade und ihre Träger- bzw. Deckschichten aus Polymeren hergestellt sind, kann bei der
Erwärmung eine gegenseitige partielle Diffusion der Pfad-bzw. Schichtmaterialien auftreten, ohne die scharfe
Trennfläche zu beeinträchtigen. Die innerhalb des Pfadquerschnittes auftretende Änderung des Brechungsindex kann manchmal erwünscht sein und absichtlich angestrebt werden.
Ausführungsbeispiel 8 (Fig. 9a bis 9d, 10 bis lOd, lla bis 11c).
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können auch Lichtleiter mit hohlen Lichtpfaden hergestellt werden. Hohle Lichtpfade können unter Umständen das Licht besser leiten bzw. gekühlt werden, beides
Umstände, die in manchen Fällen von Bedeutung sind. Die Lichtleitfähigkeit wird verbessert, weil das Licht einen Teil seines Weges im Lichtleiter nicht in einem immerhin absorbierenden Medium zurücklegt. Als
Kühlmittel kommen vor allem Gase, insbesondere, wegen seiner kleinen, inneren Reibung, Helium in Betracht.
Zur Herstellung hohler Lichtpfade wird nach einer Verfahrensvariante auf die Trägerschicht eine Schicht aus dem Material der Pfade aufgebracht, der zweischichtige Verbundkörper mechanisch gewellt, an einer Seite des gewellten Körpers wird das Pfadmaterial im Bereich der Wellenscheitel abgetragen und mit dieser Seite eine
Deckschicht verhaftet.
Auf eine plattenförmige Trägerschicht --20-- mit dem Brechungsindex nl wird eine Schicht --21-- aus Pfadmaterial (Brechungsindex n2) aufgebracht, so dass ein zweischichtiger Verbundkörper entsteht (Fig. 9a). Dieser Verbundkörper wird sodann mechanisch, z. B. durch Pressen bei erhöhter Temperatur, gewellt (Fig. 9b). Hierauf wird die Trägerschicht --21-- im Bereich der Wellenscheitel, z. B. mit einem
Polierwerkzeug abgetragen (Fig. 9c) und mit der freigelegenen Fläche des Pfadmaterials eine Deckschicht verhaftet, die selbst aus zwei Schichten--22, 23--bestehen kann (Fig. 9d).
In einer andern Ausführungsvariante des erfindungsgemäss entwickelten Verfahrens wird von einer, wie bereits oben erwähnt, mit Nuten oder Rillen versehenen Trägerschicht ausgegangen. Gemäss dieser Variante wird zur Herstellung hohler Lichtpfade auf die Oberfläche der Trägerschicht sowie auf die Begrenzungswände der in dieser Schicht ausgebildeten Nuten oder Rillen ein haftender Überzug aus dem Material der Pfade aufgestäubt oder aufgepresst, von den Stegen zwischen den Nuten der Trägerschicht der Überzug abgenommen und werden die freigelegten Stegflächen anschliessend mit der Deckschicht--22, 23--verbunden. In eine plattenförmige Trägerschicht --24-- werden Nuten eingearbeitet (Fig. lOa).
Hierauf wird auf die mit den Nuten versehene Platte selbst sowie auf Begrenzungswände der Nuten ein dünner, haftender Überzug --25-- aus dem Pfadmaterial auf ge stäubt (Fig. l0b) und anschliessend von der Stirnfläche der die Nuten trennenden Stege der Überzug abgenommen (Fig. lOc). Auf die genutete Plattenseite wird eine z. B. wieder zweischichtige Deckschicht --22, 23--aufgebracht und mit den Stirnflächen der Stege mit der Trägerschicht verbunden.
Das Pfadmaterial kann auch die Gestalt einer Folie--25--haben, auf die genutete Trägerschicht --24-- aufgelegt (Fig. lla) und dann in die Nuten bei erhöhter Temperatur eingepresst werden. Das entstandene Zwischenprodukt (Fig. lOb) entspricht dem in Fig. lOb gezeigten und wird wie dieses weiterbehandelt.
Die mehrschichtigen Zwischenprodukte werden bei sämtlichen Verfahrensvarianten vor dem Aufbringen der Deckschicht in einem Ofen oder Thermostaten erwärmt, um flüchtige Komponenten zu entfernen.
Alle nach dem bisher beschriebenen Verfahren hergestellten Lichtleiter werden vorteilhaft mit einer Metallhülle versehen, weil mit dieser Massnahme die Lichtdurchlässigkeit verbessert werden kann. Insbesondere die in den Beispielen 2,3, 7 und 8 näher erläuterten Verfahren erlauben in sehr einfacher Weise das Aufbringen solcher Hüllen.
Erfindungsgemäss hergestellte Lichtleiter können übereinandergeschichtet und nicht nur mechanisch, sondern auch optisch bzw. elektrisch miteinander verbunden werden. Einen solchen Lichtleiterblock veranschaulicht Fig. 12. Enthält das System optische Verbindungen, also Übergangspfade zwischen dem zu einem Paket zusammengeschlossenen Einzellichtleiter, dann weist es in seiner Gesamtheit ein räumliches, d. h. dreidimensionales Lichtpfadmuster auf.
Zur Herstellung von Übergangspfaden in solchen Paketen können bei Fertigung der einzelnen Lichtleiter vorgeformte oder nachträglich z. B. durch Bohren, Durchschmelzen usw. nach ihrem Zusammenfügen hergestellte Öffnungen oder Ausnehmungen mit einem Pfadmaterial ausgefüllt werden, das an bereits vorhandene Pfade anbindet.
Dreidimensionale Pfadsysteme können aus den oben beschriebenen (Beispiel 6) bandförmigen Lichtleitern aufgebaut werden, die auch geteilt werden können, um einzelne Pfade oder Pfadgruppen abzuzweigen. Anschliessend wird das gesamte Pfadsystem verteilt und mit einem optisch isolierenden Stoff mit niedriger Schmelztemperatur vergossen.
Ausführungsbeispiel 7.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird als Trägerschicht ein Kristall
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verwendet und das Pfadmaterial als epitaktische Kristallschicht auf demselben gezüchtet. Auf diese Weise werden im Kristall Bereiche mit vorgeschriebenen Abmessungen und mit einem grösseren Brechungsindex gebildet, die als Lichtpfade wirken. Dabei kann die epitaktische Kristallschicht auf einen Kristall aus einer andern Verbindung gezüchtet werden. Beispielsweise wird auf einen Nail-Kristall eine Epitaxialschicht aus NaBr hergestellt, dessen Brechungsindex grösser als der von NaCl ist. In der NaBr-Schicht werden Bereiche mit vorgegebenen Formen abgeätzt, so dass nur Lichtpfade bleiben. Dieses Zwischenprodukt wird dann mit einer Epitaxialschicht aus NaCl bedeckt.
Es ist aber auch möglich, einen mit dem erforderlichen Oberflächenmuster versehenen Nail-Kristall in eine übersättigte Lösung von NaBr (oder NaCl mit Zusätzen zur Gewährleistung eines unterschiedlichen Brechungsindexes "n") einzubringen. In den dem Muster entsprechenden Nuten kristallisiert NaBr an das NaCl an, füllt die Nuten aus und bildet mit dem als Träger dienenden Nail-Kristall einen monolithischen Körper.
Anschliessend wird dieser, mit den dem Muster entsprechenden Lichtpfaden versehene Körper in übersättigte NaCl-Lösung zur Bildung eines Oberflächenüberzuges mit kleinerem "n" getaucht.
Die Verwendung kristallischer Träger eröffnet die Möglichkeit, im Zuge von Lichtpfaden liegende Kristallbereiche für andere, auf der Existenz eines Kristallgitters beruhende Zwecke auszunutzen, beispielsweise um dort Zusätze einzubringen und Laser-Wirkungen zu erzielen. Besteht der monolithische Block aus einem Material mit Halbleitereigenschaften, dann können Bereiche mit pn-Übergängen gebildet werden. Durch Einbringen von Zusätzen können Bereiche mit gewünschter elektrischer Leitfähigkeit oder lumineszierende Bereiche erzeugt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Lichtleitern mit wenigstens zwei lichtleitenden Pfaden, bei welchem diese
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aus dem die Pfade geformt werden, mit den kleinere Brechungsindizes als dieses aufweisenden Materialien der Träger- und der Deckschicht mechanisch und zur Ausbildung scharfer Trennflächen unmittelbar verbunden wird.