DE10057132A1 - Verfahren zum Verbringen einer Vielzahl von Faserenden in eine vorgegebene Position und vorübergehende Fixierung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbringen und vorläufigen Fixieren einer Vielzahl von Faserenden eines Bündels von Lichtwellenleitern, insbesondere Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern in einer Vielzahl von vorgegebenen Positionen, umfassend folgende Schritte: DOLLAR A - die Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden werden auf eine Fixiereinrichtung mit einem Medium in den vorgegebenen Positionen aufgesetzt; DOLLAR A - die auf dem Medium aufgesetzten Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden werden auf dem Medium vorläufig fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbringen einer Vielzahl von Faserenden eines Bündels von Lichtwellenleitern, insbesondere Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern in eine Vielzahl von vorgegebenen Positionen und deren vorübergehende Fixierung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckeinrichtung verbindbaren Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserendes.

Bei Glasfaserkabeln mit einer Vielzahl von Glasfasern war es bisher üblich, die einzelnen Fasern manuell aufzugreifen und einzeln in eine vorgegebene Position zu verbringen.

Auf diese Art und Weise konnten beispielsweise Glasfasern nebeneinanderliegend, in einem eindimensionalen Array angeordnet und mit einem Stecker eines Glasfaserkabels verbunden werden.

Nachteilig an einem derartigen Prozeß war, daß dieser Prozeß für eine sehr genaue Positionierung von sehr vielen Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden sehr aufwendig ist.

Insbesondere erlaubte es ein derartiges Verfahren nicht, ein zweidimensionales Glasfaser-Array mit beispielsweise 2 × 2 bis 40 × 40 Glasfasern in einen Stecker zu verbringen, so daß sich ein Glasfaserkabel mit einer Vielzahl von Glasfasern in einer zweidimensionalen, beispielsweise quadratischen oder rechteckigen Matrix ergibt. Insbesondere erlauben die Verfahren gemäß dem Stand der Technik keine sehr genaue Positionierung im Bereich von wenigen Mikrometern (µm) von sehr vielen Glasfaserenden mit geringem Abstand.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren anzugeben, mit dem diese Nachteile überwunden werden können, insbesondere ein Verfahren anzugeben, das eine sehr genaue Positionierung in einer zweidimensionalen Matrix ermöglicht. Insbesondere soll hierdurch eine vereinfachte Punkt-Punkt Zuordnung zweier Glasfaserenden ermöglicht werden. Desweitern soll das Verfahren eine weitgehende Automatisierung des Herstellprozesses von Glasfasern erlauben.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Faserenden auf eine Fixiereinrichtung mit einem Medium aufgebracht werden, auf der Fixiereinrichtung mit Hilfe von Positioniermitteln positioniert und an dem Medium in der vorgegebenen Position vorübergehend fixiert werden.

Vorteil einer derartigen Lösung ist insbesondere, daß die einzelnen Fasern weitgehend automatisch in sehr nahe beieinander liegende Positionen verbracht werden können, da bei einem derartigen Verfahren sehr enge Abstände kein Problem darstellen.

Mit einem derartigen Verfahren lassen sich Glasfaserenden auf < ±2 µm genau in eine Position verbringen, wobei die einzelne Glasfaser mit Kern, Cladding und Schutzbeschichtung einen Durchmesser von 20 µm, insbesondere 100 µm bis 1000 µm, insbesondere 260 µm aufweisen können. Die gestrippten Glasfaserenden ohne Schutzbeschichtung bestehen aus Kern und Cladding und können einen Durchmesser im Bereich 50-800 µm aufweisen:
Vorteilhafter Weise geschieht die vorübergehend Fixierung an dem Medium durch Kleben oder Verschweißen. Kommt das Verschweißen zum Einsatz, so kann vorteilhafter Weise die Energiezufuhr mit Hilfe von energiereicher, bspw. IR-Strahlung, die beispielsweise von einem Laser emittiert wird, erfolgen.

Als Positioniermittel kann beispielsweise ein Chip-Bonder oder handelsübliche Lichtwellenleiter-Positioniereinheiten verwendet werden.

Bevorzugt ist der Abstand der einzelnen auf dem Medium positionierten Glasfaserenden < 100 µm.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionierung und vorübergehenden Fixierung stellt die Erfindung insbesondere auch ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckverbindung verbindbaren Glasfaserendes, das eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern umfaßt, zur Verfügung.

Erst mit einer derartigen Montagetechnik wird es möglich, ein Glasfaserkabel mit einem zweidimensionalen Glasfaser-Array mit vertretbarem Herstellaufwand zur Verfügung zu stellen, das beispielsweise im Bereich der optischen Datenkommunikation eingesetzt werden kann.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckeinrichtung verbindbaren Glasfaserendes umfaßt den Schritt des Positionieren und vorübergehenden Fixierens der einzelnen Glasfasern mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie deren endgültigen Fixierung. Die endgültige Fixierung kann beipielsweise durch Ausgießen mit einer Gießmasse und anschließendem Aushärten erfolgen. Diese endgültige Fixierung kann dann in einen Stecker integriert werden.

Nach Einführen eines derartigen Endes eines Glasfaserkabels mit Glasfasern in einer zweidimensionale Matrix in eine Steckeinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Glasfaserenden der Glasfaser geschliffen und poliert werden, so daß sich ein in einer Ebene angeordnetes Glasfaser-Array ergibt.

Für eine ausreichend gute Positionierung in einem Glasfaser-Array angeordneten Glasfaserenden einzelne Glasfaser ohne Schutzbeschichtung sind, d. h. die Glasfaserenden setzen sich lediglich zusammen aus dem Glasfaserkern und dem Cladding.

Als Gießmasse werden bevorzugt Kunststoff und Vergußmassen und/oder ein Kleber eingesetzt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Obwohl die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sich auf Glasfasern beziehen, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Quarz- oder Kunststoffasern als Lichtwellenleiter anwenden, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Glasfaserkabel mit einer Vielzahl von Glasfasern, angeordnet in einer zweidimensionalen Matrix.

Fig. 1 zeigt die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionierung und vorübergehende Fixierung einer Vielzahl von Glasfaserelementen mit Hilfe einer beispielhaften Vorrichtung.

Deutlich zu erkennen sind die Vielzahl von Glasfaserenden 1 des Glasfaserkabels. Jede einzelne Glasfaser des Glasfaserkabel besteht aus einem Glasfaserkern, einem sogenannten Cladding bzw. Mantelglas sowie einer Schutzschicht, die das Cladding bzw. das Mantelglas umgibt.

Zur Positionierung der einzelnen Glasfaserenden der Glasfaser mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde die Schutzschicht in vorliegendem Ausführungsbeispiel im Bereich der Faserenden 1 von den einzelnen Glasfasern entfernt. Die Schutzschicht kann entfernt werden, muß es aber nicht. Die einzelnen Glasfaserenden 1 werden beispielsweise mit Hilfe eines Chip-Bonders in vorgegebene Positionen auf das Medium 4 der Fixiereinrichtung 3 aufgesetzt und auf dem Medium 4 beispielsweise durch Kleben oder Verschweißen vorübergehend fixiert. Die Positionierung kann sowohl für jede einzelne Faser getrennt erfolgen oder für mehrere Fasern gleichzeitig.

Insbesondere das Verschweißen kann durch Zufuhr beispielsweise von energiereicher Strahlung, insbesondere IR-Strahlung, die von einem Laser abgegeben werden kann, erfolgen. Der Prozeß wird für jedes einzelne Glasfaserende 1 bis das gesamte Bündel 5 von Faserenden auf dem Medium 4 positioniert und vorläufig fixiert ist, wiederholt.

Alternativ zur Verschweißung der Faserenden an dem Hilfsmedium wäre auch eine Beschichtung mit einem UV-sensiblen Kleber möglich. Die Aktivierung des Klebers kann durch Einstrahlen von externer UV-Strahlung oder Einkopplen von Laserlicht über die Lichtwelleneliter erfolgen.

Nachdem die einzelnen Glasfasern in den vorgegebenen Positionen vorläufig fixiert wurden, werden die in einer geordneten Matrix vorliegenden Glasfaserenden mittels einer Gießmasse endgültig fixiert. Bevorzugt werden die Faserenden 1 mit einem Kunststoff/Kleber ausgegossen und anschließend ausgehärtet. Dadurch wird eine endgültige Fixierung der Faserenden in der gewünschten Position erreicht.

Anschließend wird das Medium 4, auf dem die Faserenden vorläufig fixiert wurden, entfernt und das derart hergestellte Kabelende kann auf Maß geschliffen und poliert werden, so daß man eine in einer Ebene liegende Faser-Array erhält.

Möchte man ein Glasfaserkabel mit einem Stecker an beiden Enden herstellen, so werden die Faserbündel wie zuvor beschrieben hergestellt und beispielsweise an beiden Enden gleichzeitig fixiert.

In Fig. 2 ist beispielhaft ein Glasfaserkabel 100, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, dargestellt. Das Glasfaserkabel 100 umfaßt eine Vielzahl von Glasfaserenden 1, die in einem Array angeordnet sind. Die Größe des Array kann beispielsweise 2 × 2 bis 40 × 40 Glasfasern betragen oder auch ein nicht quadratisches Glasfaserarray mit beipielsweise 16 × 32 Glasfasern sein.. Der Abstand d der einzelnen Faserkerne zueinander beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 125 µm, die Toleranz in der Ortsabweichung ±2 µm. Die einzelnen Glasfasern setzen sich zusammen aus einem Glasfaserkern mit einem Durchmesser im Bereich von 50 µm, einem Cladding, das den Glasfaserkern umgibt, sowie einem Schutzmantel. Das Glasfaserkabel mit Schutzmantel weist einen Durchmesser von ungefähr 110 bis 120 µm auf. Selbstverständlich sind auch Arrays mit anderen Geometrie oder mit Glasfasern anderer Abmessungen denkbar, ohne daß vom Gedanken der Erfindung abgewichen wird.

Die Vielzahl von Glasfasern umgibt eine Ummantelung 110.

Als Glasfasermaterial kann Quarz, andere Gläser oder ein Kunststoffmaterial verwendet werden. Die Glasfaseroberfläche umfaßt eine Acrylat- Beschichtung. Es können sowohl Multi-Moden wie auch Single-Moden Fasern verwendet werden.

Ein komplettes Glasfaserkabel ergibt sich dann, wenn auf das Array von Glasfasern an beiden Enden jeweils ein Stecker aufgesetzt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, ein Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserkabel herzustellen, daß ein mehrdimensionales Matrix von einzelnen Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern, in einer geordneten Anordnung umfaßt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verbringen und vorläufigem Fixieren einer Vielzahl von Faserenden eines Bündels (5) von Lichtwellenleitern, insbesondere Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern in einer Vielzahl von vorgegebenen Positionen, umfassend folgende Schritte:

• 1. 1.1 die Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden (1) werden auf eine Fixiereinrichtung (3) mit einem Medium (4) in den vorgegebenen Positionen aufgesetzt
• 2. 1.2 die auf dem Medium (4) aufgesetzten Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden (1) werden auf dem Medium (4) vorläufig fixiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorübergehende Fixierung durch Kleben oder Verschweißen vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen der Faserenden (1) mit dem Medium (4) mit Hilfe von Energiezufuhr vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr mit Hilfe von energiereicher Strahlung eines Lasers geschieht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniermittel eine Positioniereinrichtung, insbesondere einen Chip-Bonder, V-Grooves oder andere Greifersysteme umfassen.

6. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckereinrichtung verbindbaren Glasfaserendes eines Glasfaserkabels, umfassend eine Vielzahl von einzelnen Fasern mit folgenden Schritten:

• 1. 6.1 die Faserenden (1) werden an eine vorgegebene Position verbracht und auf einem Medium dort vorübergehend fixiert, wobei die Positionierung sowie die vorübergehende Fixierung mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 vorgenommen wird
• 2. 6.2 die Faserenden werden in der vorgegebenen Position endgültig fixiert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das endgültige Fixieren durch Ausgießen mit einer Gußmasse und anschließendes Aushärten erfolgt, wobei das Ausgießen mit einem Kunststoff und/oder Kleber als Gießmasse erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden Fasern ohne Schutzbeschichtung sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden Fasern mit Schutzbeschichtung sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfaserende geschliffen und poliert wird, ergebend ein Glasfaser-Array.