DE10127331A1 - Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse sowie Verfahren zur Herstellung optischer Filtermodule und verfahrensgem. hergestellte Filtermodule - Google Patents

Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse sowie Verfahren zur Herstellung optischer Filtermodule und verfahrensgem. hergestellte Filtermodule

Info

Publication number
DE10127331A1
DE10127331A1 DE10127331A DE10127331A DE10127331A1 DE 10127331 A1 DE10127331 A1 DE 10127331A1 DE 10127331 A DE10127331 A DE 10127331A DE 10127331 A DE10127331 A DE 10127331A DE 10127331 A1 DE10127331 A1 DE 10127331A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
grin lens
optical fiber
optical
laser beam
optical filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10127331A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10127331B4 (de
Inventor
Burkhard Danielzik
Uwe Nolte
Ingo Koehler
Noboru Kobayashi
Christoph Hermanns
Bernd Hoetzel
Eric Senner
Patrick Markschlaeger
Christian Thiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott Glaswerke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott Glaswerke AG filed Critical Schott Glaswerke AG
Priority to DE10127331A priority Critical patent/DE10127331B4/de
Priority to PCT/EP2002/006213 priority patent/WO2002099485A2/de
Priority to US10/479,917 priority patent/US7224864B2/en
Publication of DE10127331A1 publication Critical patent/DE10127331A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10127331B4 publication Critical patent/DE10127331B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/2937—In line lens-filtering-lens devices, i.e. elements arranged along a line and mountable in a cylindrical package for compactness, e.g. 3- port device with GRIN lenses sandwiching a single filter operating at normal incidence in a tubular package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Filtermoduls mit einer optischen Faser und einer GRIN-Linse, umfassend das Anordnen der optischen Faser in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe zur GRIN-Linse, das Richten eines Laserstrahls auf einen Teil der optischen Faser und/oder einen Teil der GRIN-Linse, wobei durch den Laserstrahl zumindest ein Teil der optischen Faser und/oder ein Teil der GRIN-Linse derart erwärmt wird, dass es zu einer Verbindung zwischen der optischen Faser und der GRIN-Linse kommt und wobei die optische Achse des Laserstrahls schräg zur optischen Achse der optischen Faser ausgerichtet ist, sowie verfahrensgemäß hergestellte optische Filtermodule.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse sowie ein Verfahren zur Herstellung optischer Filtermodule und verfahrensgemäß hergestellte Filtermodule.
Ein Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse, bei welchem Laserenergie zur Erzeugung eines Verbindungsbereichs zwischen Faser und GRIN-Linse verwendet wird, ist bekannt aus der PCT/US 99/14958, gemäß welcher jedoch eine Ausrichtung der Laserstrahlung vorgenommen wird, bei der die optische Achse der verwendeten Laserstrahlung in wesentlichen koaxial zur optischen Achse der optischen Faser verläuft. Hierdurch kann es jedoch durch die Faser selbst oder durch naheliegende, bereits angebrachte Fasern zu Abschattungen der Laserstrahlung kommen, welche sich auf die eingebrachte Energieverteilung und daraus folgende Erwärmung nachteilig auswirken können. Ferner bedarf dieses Verfahren einer aufwendigen und schwierig zu handhabenden optischen Strahlführung, um eine exakte Fokussierung der Lichtenergie zu erreichen. Darüber hinaus hat die in optischer Achse der Faser erfolgende Einstrahlung den Nachteil, daß die Faser selbst nur schwierig oder überhaupt nicht zu erwärmen ist, da wenn überhaupt nur ein kleiner Teil der Lichtenergie auf die Faser selbst trifft und von diesem kleinen Teil ein Großteil noch reflektiert wird. Um zu einer guten Verbindung zu gelangen muß folglich mehr Energie in die GRIN-Linse eingebracht werden, um hierdurch die Faser mit zu erwärmen und zu einer Schmelzzone sowohl in der Faser als auch in der GRIN-Linse zu gelangen. Diese erhöhte Einbringung von Wärme hat jedoch wiederum den gravierenden Nachteil, daß ein größerer Bereich der GRIN- Linse erwärmt wird und bei Herstellung einer Verbindung von mehreren Fasern mit der GRIN-Linse naheliegende, bereits angebrachte Fasern durch die Erwärmung wieder abgelöst werden können. Hierdurch wird aber der minimal mögliche Abstand der Fasern relativ zueinander stark beschränkt, welches wiederum konstruktive Beschränkungen, insbesondere bei Kollimatoranordnungen hat, welche in Reflexion betrieben werden, wie diese etwa bei WDM- und DWDM-Filtermodulen ihren Einsatz finden.
Das Faltblatt "Optoelectronic Inteconnection Technology" des Fraunhofer Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration zeigt eine Anordnung umfassend eine integrierte optische Schaltung mit einer optischen Faser, bei welcher die optische Faser mittels eines CO2-Lasers an der optischen Schaltung angebracht wurde. Diesem Faltblatt sind jedoch keinerlei Hinweise darauf zu entnehmen, wie die Faser an der optischen Schaltung angebracht wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer GRIN-Linse und einer optischen Faser bzw. Zur Herstellung eines optischen Filtermoduls bereitzustellen, bei welchem die Beschränkungen der optischen Konstruktion weniger stark ausgeprägt sind und insbesondere die Konstruktion optischer Filtermodule weniger stark beschränkt wird und dennoch eine zuverlässige Verbindung zwischen Faser und GRIN-Linse erreicht wird.
Diese Aufgabe wird auf höchst überraschende Weise mit einem Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 17 sowie mit Filtermodulen gemäß einem der Ansprüche von 22 bis 24 gelöst.
Durch das Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse Faser umfassend
das Anordnen der optischen Faser in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe zur GRIN-Linse,
das Richten eines Laserstrahls auf einen Teil der optischen Faser und/oder einen Teil der GRIN-Linse,
wobei durch den Laserstrahl zumindest ein Teil der optischen Faser und/oder ein Teil der GRIN-Linse derart erwärmt wird, dass es zu einer Verbindung zwischen der optischen Faser und der GRIN-Linse kommt und
wobei die optische Achse des Laserstrahls schräg zur optischen Achse der optischen Faser ausgerichtet ist,
kann der Laserstrahl sowohl auf die optische Faser als auch auf die GRIN-Linse in exakt einstellbarer Weise einwirken und somit die eingebrachte Lichtenergie und hieraus durch Absorption folgende, für die Herstellung der Verbindung wirksame Wärmeenergie sehr fein dosiert werden. Dies bedeutet, daß sowohl die Erwärmung der Faser als auch der GRIN-Linse optimal einstellbar sind und hierdurch kleinere Erwärmungsbereiche in der GRIN-Linse benötigt werden. Als Folge hiervon ist aber auch die Ablösung naheliegender Fasern durch Miterwärmung sehr viel weniger wahrscheinlich und kann eine engere Anordnung der Fasern und damit eine bessere optische Konstruktion, insbesondere bei in Rückreflexion betriebenen Kollimatoranordnungen erreicht werden.
Als optische Achse des Laserstrahls wird im Sinne der Erfindung die Symmetrieachse des Laserstrahls oder diejenige Richtung verstanden, in welche das meiste Licht des Laserstrahls propagiert, wobei die optische Achse einer optischen Faser oder GRIN-Linse dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt sind.
Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch lediglich das Anheften eines Mantelbereichs der optischen Faser und die nachfolgende Verstärkung dieser Befestigung durch weitere geeignete Mittel, sodaß hierdurch nochmals die nötige einzubringende Wärme reduziert und ein Ablösen naheliegender Fasern noch stärker vermieden wird.
Die schräge Einstrahlung der Laserenergie führt ferner zu vereinfachten optischen Bearbeitungseinrichtungen, da lediglich eine entsprechende Fokussierung auf den zu verbindenden Bereich oder in dessen Nähe erfolgen muß. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Verbindung zwischen zumindest einem Teil der optischen Faser und einem Teil der GRIN-Linse eine Verbindung des lichtleitenden Kernbereichs der optischen Faser mit der GRIN-Linse umfaßt, da dann nahezu keinerlei Reflexionen an der Verbindungsstelle auftreten, da der geschmolzene Bereich zu einem weniger scharf ausgeprägten Brechungsindexübergang führt und Reflexionen an Grenzflächen nahezu vollständig ausgeschlossen werden. Die hierdurch erreichbaren Werte der Rückflußdämpfung sind hervorragend und liegen in der Regel über 50 db oder sogar über 60 db.
Eine sehr exakte Dosierung der eingebrachten Laserleistung lässt sich ferner auch erreichen, wenn der Laserstrahl nur während eines kurzen zeitlichen Intervalls auf den Teil der optischen Faser und/oder den Teil der GRIN- Linse, welcher den zu verbindenden Bereich definiert, einwirkt.
Insbesondere in der Massenfertigung kann der Laserstrahl in einer gesteuerten zeitlichen Pulsfolge auf den zu verbindenden Bereich einwirken, um derart anhand einer vorgegebenen Pulsanzahl die definierten erwünschten Schmelzzonen zu erreichen und auf einfache Weise eine gegebenenfalls nötig Nachführung der Prozeßparameter anhand von geänderten Pulsanzahlen zu ermöglichen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Laserstrahl ein CO2-Laserstrahl.
Es ist ferner sehr vorteilhaft, wenn die optische Faser zunächst in justierter Lage an der GRIN-Linse befestigt wird und danach die Verbindung der optischen Faser mit der GRIN- Linse mit weiteren Befestigungsmitteln verstärkt wird, wobei die Verstärkung mit weiteren Befestigungsmittel das Aufbringen von Klebstoff, das Aufbringen und Schmelzen von Lötmitteln, insbesondere das Aufbringen und Schmelzen von Glaslot, und/oder das Vergießen der Anordnung aus optischer Faser und GRIN-Linse, insbesondere das Vergießen mit einem härtbaren Kunstharz, umfassen kann.
Es ist ferner äußerst vorteilhaft, wenn das Glaslot einen Farbstoff umfasst, welcher zumindest einen Teil der einwirkenden Laserstrahlung absorbiert, denn dann kann eine selektive Erwärmung des Glaslotes mit erhöht absorbierter Laserstrahlung erfolgen und hierdurch eine definierte Erwärmung des Glaslotes, jedoch vermindert von dessen Umgebung erfolgen. Liegen Absorptionsbereiche des Farbstoffs des Glaslotes innerhalb der Wellenlängenbereiche der später beim Betrieb der optischen Baugruppe verwendeten Strahlung, kann durch den Farbstoff Streustrahlung absorbiert und hierdurch störende Hintegrundstrahlung vermindert werden.
Besonders gut sind hierfür Farbstoffe geeignet, welche Eisen oder eine Eisenverbindung enthalten, denn diese absorbieren sowohl CO2-Laserstrahlung als auch die im Infrarot liegenden optischen Signale, welche in der optischen Nachrichtentechnik Verwendung fingen.
Ferner sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform vor, daß die Verstärkung mit weiteren Befestigungsmitteln das Low- Temperature-Bonden umfaßt, wie dieses beispielsweise in der amerikanische Patentanmeldung "Low Temperature Joining of Phosphate Glass", angemeldet am 1.11.1999, SN. 09/430,885, bzw. in der PCT/US 00/41720 mit dem Titel "Photonic Devices for optical and optoelectronic Information Processing" beschrieben ist, deren Inhalt vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Ferner wird durch Bezugnahme auch der Inhalt der US-amerikanischen PCT-Anmeldung "Low Temperature Joining of Materials", Atty. Dkt. No. SGT-321 P1 WO, welche am gleichen Tage beim Amerikanischen Patent und Markenamt eingereicht wurde wie die Anmeldung PCT/US 00/41720, vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Vorteilhaft ist der Laserstrahl auf den zu verbindenden Bereich fokussiert, um möglichst wenig Energie in nicht erwünschte Bereiche einzubringen.
Ferner kann der Laserstrahl alternativ "überfokussiert" sein, dies bedeutet, in eine in der GRIN-Linse verlaufende Ebene fokussiert sein, um die GRIN-Linse stärker in der Tiefe zu erwärmen, um dergestalt während des erhitzten Zustands eine Feinjustierung der Faser sowohl in lateraler als auch in achsialer Richtung zu ermöglichen. Bei der Justierung in achsialer Richtung wird die optische Faser in deren erhitztem Zustand oder im erhitzten Zustand der GRIN-Linse oder während beide erhitzt sind auf die GRIN-Linse zugeschoben.
Ferner kann an der Anordung aus GRIN-Linse und optischer Faser ein Zugentlastung angebracht werden, um mechanische Belastungen in achsialer Richtung bestmöglich von der Kombination aus Faser und GRIN-Linse fernzuhalten.
Darüberhinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, eine Vielzahl von optischen Fasern an der GRIN-Linse anzubringen.
Darüber hinaus wird durch das Anordnen der Kombination aus einer optischen Faser mit GRIN-Linse oder einer Vielzahl von optischen Fasern mit GRIN-Linse ausgerichtet zu einem optischen Filter ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung optischer Filtermodule bereitgestellt, welches im Wesentlichen auf alle vorstehend geschilderte Vorteile zurückgreifen kann.
Alternativ kann zunächst das Anordnen der GRIN-Linse ausgerichtet zu dem optischen Filter erfolgen und nachfolgend das Verbinden der optischen Faser oder der optischen Fasern mit der GRIN-Linse durchgeführt werden.
Ein sowohl in Reflexion als auch in Transmission betreibbares Filtermodul wird dadurch bereitgestellt, dass eine weitere Kombination aus optischer Faser oder optischen Fasern mit GRIN-Linse relativ zu dem optischen Filter justiert angeordnet wird.
Besonders bevorzugte Filtermodule sind WDM-Filtermodule (Wavelenght Division Multiplexed-Filtermodule) oder DWDM- Filtermodule, (Dense Wavelenght Division Multiplexed- Filtermodule) sowie CDWDM-Filtermodule (Coarse Dense Wavelenght Division Multiplexed-Filtermodule).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 die optische Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Seitenansicht, mit welcher eine optische Faser an einer GRIN-Linse anbringbar ist,
Fig. 2 eine Detaildarstellung einer an einer GRIN-Linse angebrachten optischen Faser,
Fig. 3 eine Darstellung einer GRIN-Linse mit einer Vielzahl daran angebrachter optischer Fasern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen detaillierter beschrieben. Bei dieser Beschreibung hat der Begriff Laserstrahlung keine Beschränkende Wirkung sondern umfaßt auch inkohärente elektromagnetische Strahlung, welche geeignet ist, eine Wechselwirkung im Glas der GRIN-Linse sowie der optischen Faser zu erzeugen, welche zu einer Verbindung von beiden führen kann.
Ferner umfaßt der Begriff Verbindung sowohl eine rein mechanische Verbindung mit hohen Haltekräften, welche bei Ablöseversuchen bis zum Bruch der Faser halten können, als auch eine im wesentlichen optische Verbindung mit nur geringen mechanischen Haltekräften, welche eine Übertragung optischer Signale gestatten, jeweils sowohl in Alleinstellung als auch eine optische und mechanische Verbindung in Kombination.
Nachfolgend wird auf Fig. 1 bezug genommen, welche die optische Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit welcher an einer GRIN-Linse eine optische Faser anbringbar ist, in einer schematischen Seitenansicht zeigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine optische Faser 1 mit einer GRIN-Linse 2 verbunden, indem zunächst die optische Faser 1 mit in den Figuren nicht dargestellten, dem Fachmann auf diesem Gebiet jedoch wohlbekannten Halterungs- und Positionierungsmitteln mit deren vorderem Ende 3 in Kontakt oder in unmittelbare zur GRIN-Linse 2, welche ebenfalls entsprechend positioniert gehalten ist, angeordnet wird.
Nachfolgend wird ein Laserstrahl 4 auf einen Teil der optischen Faser 1 und/oder einen Teil der GRIN-Linse 2 derart gerichtet, dass durch den Laserstrahl 2 zumindest ein Teil der optischen Faser 1 und/oder ein Teil der GRIN-Linse 2 durch Absorption von Laserstrahlung erwärmt wird. Durch diese lokale Erwärmung kommt es zu einer Verbindung zwischen der optischen Faser 1 und der GRIN-Linse 2.
Die optische Achse 5 des Laserstrahls 4 ist schräg zur optischen Achse 6 der Faser 1 angeordnet, dies bedeutet, dass der Zwischenwinkel α in einem Bereich von etwa 5 bis 85 Grad, bevorzugt in einem Bereich von 15 bis 75 Grad und am bevorzugtesten in einem Bereich von 35 bis 55 Grad liegt.
Der Laserstrahl 4 ist fokussiert und kann zeitlich gepulst oder im CW-Betrieb eingestrahlt werden. Ferner kann der Laserstrahl in definierten zeitlichen Abständen programmierbar ein- und ausgeschaltet werden, wobei auch feste Anazahlen von Pulsen einstellbar sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Laserstrahl ein CO2-Laserstrahl und wird dazu verwendet, die optische Faser 1 in justierter Lage an der GRIN-Linse 2 zu befestigen, dies bedeutet zumindest eine teilweise mechanische Verbindung zwischen der optischen Faser 1 und der GRIN-Linse 2 herzustellen, welche geeignet ist, zumindest als Fixierung für das Aufbringen weiterer Befestigungsmittel zu dienen.
Als weitere Befestigungsmittel 7 dienen Klebstoff, insbesondere Epoxydharz-Klebstoff oder allgemein aushärtbare Harze, und wird das Aufbringen und Schmelzen von Lötmitteln, insbesondere das Aufbringen und Schmelzen von Glaslot und/oder das Vergießen der Anordnung aus optischer Faser 1 und GRIN-Linse, insbesondere das Vergießen mit einem härtbaren Kunstharz, umfasst.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die weiteren Befestigungsmittel optisch transparent sind und, falls durch diese etwaige verbleibende Spalte zwischen Faser 1 und GRIN- Linse 2 ausgefüllt werden, möglichst keine oder nur wenig zusätzlichen Absorptions- und Reflexionsverluste oder Rückstreuungen eingeführt werden.
Bei der bevorzugtesten Ausführungsform wird der Laserstrahl 4 auf den zu verbindenden Bereich 8 fokussiert, welcher den lichtleitenden Kernbereich 9 der optischen Faser 1 erfasst und somit diesen Kernbereich 9 mit der GRIN-Linse 2 verbindet. Hierdurch kommt es zu einem Verschmelzen des Glases des Kernbereichs 9 mit dem Glas der GRIN-Linse 2 und zu weichen Brechungsindexübergängen, welche zu einer verminderten Reflexion führen.
Zur besseren Erkennung der Positionierung des Laserstrahls 4 dient eine Monitoranordnung 10, welche einen Strahlteiler 11 sowie ein Abbildungssystem 12 umfasst.
Der Strahlteiler 10 weist eine dielektrische Reflexionsschicht 13 auf, welche im Spektralbereich des CO2- Lasers, dem Infraroten, transparent, jedoch im sichtbaren oder für die Beobachtung relevanten Spektrum reflektierend wirkt. Hierdurch kann in einer vergrößernden Abbildung in Zusammenwirken der fokussierenden Linse 14 mit dem schematisch als Sammellinse dargestellten Abbildungssystem 12 in der Bildebene 15 ein reelles Bild des Fokusbereichs des Laserstrahls 4 erzeugt und hiermit eine korrekte Positionierung und darüber hinaus das Schmelzverhalten der optischen Faser 1 sowie der GRIN-Linse 2 exakt beobachtet werden.
Anstelle des Abbildungssystems 12 zur Erzeugung des reellen Bildes kann eine in den Figuren nicht dargestellte Videokamera eine Rückkopplung zu einer computergestützen Steuerungssystem bereitstellen, welches die automatisierte Nachführung des Laserstrahls 4 sowie die automatisierte oder teilautomatisierte Steuerung der Intensität des Laserstrahls 4 zulässt.
Ferner kann die in Fig. 1 dargestellte Anordnung auch dazu benutzt werden, Glaslot, welches in Fig. 2 schematisch mit dem Bezugszeichen 7 versehen ist, zu schmelzen, und hierdurch die weiteren Befestigungsmittel bereitzustellen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Glaslot einen die Laserstrahlung absorbierenden Farbstoff, welcher beispielsweise Eisen oder eine Eisenverbindung umfasst.
Wird als weiteres Befestigungsmittel Klebstoff oder Epoxydharz oder ein Low-Temperature-Bonding-Mittel, wie dies beispielsweise in den vorstehend zitierten und inkorporierten Schriften detaillierter beschrieben ist, verwendet, kann die Monitoranordnung 10 dazu dienen, den korrekten Auftrag des weiteren Befestigungsmittels zu überwachen und darüber hinaus gegebenenfalls sogar dessen Aushärtung zu erkennen.
Anstelle des vorstehend beschriebenen Verfahrensablaufs mit justierter Positionierung der Faser kann diese auch in deren erhitztem Zustand und/oder dem erhitzten Zustand der GRIN-Linse auf diese zugeschoben und hiermit axial positioniert sowie noch geringfügig zumindest im Bereich mehrere Mikrometer seitlich verschoben werden. Die Verwendung einer zeitlich gepulsten Folge von Laserstrahlungspulsen gestattet darüber hinaus die Repositionierung der Faser 1 relativ zur GRIN-Linse 2 zumindest im Bereich einiger Mikrometer, wodurch eine zusätzliche optische Feinjustierung bereitgestellt wird.
Nach Durchführung der Verbindung der Faser 1 mit der GRIN-Linse 2 wird eine Zugentlastung 16 an der Faser 1 sowie der GRIN-Linse 2 angebracht, mittels welcher sowohl axiale als auch laterale Kräfte nicht mehr zu einem Ablösen der Faser 1 von der GRIN-Linse 2 führen können. Die Zugentlastung 16 kann thermoplastische Materialien, aushärtbare Epoxydharze sowie UV-vernetzbare Polymere umfassen und ist in bevorzugter Weise dauerelastisch ausgeführt, um thermische Spannungen weitmöglichst zu vermeiden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß hergestellten Gegenstands umfasst einen GRIN-Linsenkollimator mit optischer Faser für den Aufbau eines optischen Filtermoduls.
Bevorzugte Werte dieser Anordnung sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1
Single & Dual & Multiple Fiber Collimator
Die in Tabelle 1 verwendeten englischsprachigen Begriffe sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt und stellen den auf diesem Fachgebiet üblichsten Sprachgebrauch dar, sodaß auf eine Übersetzung dieser Angaben verzichtet wird.
Bei einer alternative Ausführungsform kann, wie in Fig. 3 dargestellt, an der GRIN-Linse 2 eine Vielzahl von optischen Fasern 1, 17, 18, 19 etwa als linearer oder zweidimensionaler Array angebracht werden.
Um ein optisches Filtermodul herzustellen, wird die Kombination aus GRIN-Linse 2 mit optischer Faser 1 bzw. optischen Fasern 1, 17, 18, 19 relativ zu einem Filter 20 ausgerichtet bzw. justiert angeordnet. Hierbei wird die GRIN- Linse 2 in deren Pitch so gewählt, dass sich eine Kollimatoranordnung ergibt, welche Licht aus einer Eingangsfaser, beispielsweise aus der optischen Faser 1, gefiltert in eine Ausgangsfaser, beispielsweise in die optische Faser 17, zurückkoppelt.
Das Filter 20 kann ein WDM-, DWDM- oder CDWDM-Filter sein, wodurch ein WDM-, DWDM- bzw. ein CDWDM-Filtermodul bereitgestellt wird.
Ferner kann zunächst die GRIN-Linse 2 relativ zum Filter 20 justiert angeordnet werden und danach die Faser 1 bzw. die Fasern 1, 17, 18, 19 justiert mit der GRIN-Linse 2 verbunden werden.
Ferner kann, auf in den Figuren nicht dargestellte Weise, im wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich des Filters 20 eine weitere GRIN-Linse mit optischer Faser oder optischen Fasern so angeordnet werden, dass auch transmittierte gefilterte optische Signale in diesen optischen Fasern weiterleitbar sind.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Gehäuseformen des Filtermoduls oder bestimmte Befestigungs- oder Justiereinrichtungen der Filtermodulgehäuse beschränkt sondern kann in einem weiten Bereich, insbesondere auch bei nicht kollimierenden GRIN-Linsen-Anordnungen, verwendet werden.

Claims (25)

1. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse
umfassend
das Anordnen der optischen Faser in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe zur GRIN-Linse,
das Richten eines Laserstrahls auf einen Teil der optischen Faser und/oder einen Teil der GRIN-Linse,
wobei durch den Laserstrahl zumindest ein Teil der optischen Faser und/oder ein Teil der GRIN-Linse derart erwärmt wird, dass es zu einer Verbindung zwischen der optischen Faser und der GRIN-Linse kommt und
wobei die optische Achse des Laserstrahls schräg zur optischen Achse der optischen Faser ausgerichtet ist.
2. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der optischen Faser und der GRIN-Linse eine Verbindung des lichtleitenden Kernbereichs der optischen Faser mit der GRIN-Linse umfaßt.
3. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl nur während eines kurzen zeitlichen Intervalls auf den Teil der optischen Faser und/oder den Teil der GRIN-Linse, welcher den zu verbindenden Bereich definiert, einwirkt.
4. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl in einer gesteuerten zeitlichen Pulsfolge auf den zu verbindenden Bereich einwirkt.
5. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl ein CO2-Laserstrahl ist.
6. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Faser in justierter Lage an der GRIN-Linse befestigt wird und
danach die Verbindung der optischen Faser mit der GRIN-Linse mit weiteren Befestigungsmitteln verstärkt wird.
7. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkung mit weiteren Befestigungsmitteln
das Aufbringen von Klebstoff,
das Aufbringen und Schmelzen von Lötmitteln, insbesondere das Aufbringen und Schmelzen von Glaslot, und/oder
das Vergießen der Anordnung aus optischer Faser und GRIN-Linse, insbesondere das Vergießen mit einem härtbaren Kunstharz, umfasst.
8. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaslot einen Farbstoff umfasst, welcher zumindest einen Teil der einwirkenden Laserstrahlung absorbiert.
9. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff Eisen oder eine Eisenverbindung umfasst.
10. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung mit weiteren Befestigungsmitteln das Low-Temperature-Bonden umfasst.
11. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl auf den zu verbindenden Bereich fokussiert ist.
12. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche von 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl in eine in der GRIN-Linse verlaufende Ebene fokussiert ist.
13. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser in deren erhitztem Zustand auf die GRIN-Linse zugeschoben wird.
14. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Lage der optischen Faser in Bezug auf die GRIN-Linse in erhitztem Zustand eines Bereichs der GRIN-Linse und/oder eines Bereichs der optischen Faser in deren seitlicher Anordnung relativ zueinander feinjustiert wird.
15. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anordnung aus GRIN-Linse und optischer Faser ein Zugentlastung angebracht wird.
16. Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von optischen Fasern an der GRIN-Linse angebracht werden.
17. Verfahren zur Herstellung eines optischen Filtermoduls, umfassend ein Verfahren zum Verbinden einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche.
18. Verfahren zur Herstellung eines optischen Filtermoduls nach Anspruch 17, ferner umfassend das Anordnen und Befestigen der Kombination aus optischer Faser mit GRIN-Linse oder optischen Fasern mit GRIN-Linse ausgerichtet zu einem optischen Filter.
19. Verfahren zur Herstellung eines optischen Filtermoduls nach Anspruch 17, ferner umfassend das Anordnen und Befestigen der GRIN-Linse ausgerichtet zu dem optischen Filter und nachfolgend das Verbinden der optischen Faser oder der optischen Fasern mit der GRIN-Linse.
20. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Kombination aus optischer Faser oder optischen Fasern mit GRIN-Linse relativ zu dem optischen Filter justiert angeordnet und befestigt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere GRIN-Linse relativ zu dem optischen Filter angeordnet und befestigt wird
und nachfolgend eine oder mehrere optische Fasern mit der GRIN-Linse verbunden werden.
22. Optisches Filtermodul, gekennzeichnet durch dessen Herstellung mit einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
23. Optisches WDM-Filtermodul, gekennzeichnet durch dessen Herstellung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche von 1 bis 21.
24. Optisches DWDM-Filtermodul, gekennzeichnet durch dessen Herstellung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche von 1 bis 21.
25. Optisches CDWDM-Filtermodul, gekennzeichnet durch dessen Herstellung mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche von 1 bis 21.
DE10127331A 2001-05-22 2001-06-07 Verfahren zum Verbinden mindestens einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse und Filtermodul Expired - Fee Related DE10127331B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10127331A DE10127331B4 (de) 2001-05-22 2001-06-07 Verfahren zum Verbinden mindestens einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse und Filtermodul
PCT/EP2002/006213 WO2002099485A2 (de) 2001-06-07 2002-06-06 Verfahren zum verbinden einer optischen faser mit einer grin-linse sowie verfahren zur herstellung optischer filtermodule und verfahrensgemäss hergestellte filtermodule
US10/479,917 US7224864B2 (en) 2001-06-07 2002-06-06 Method for connecting an optical fiber to a grin lens, and a method for producing optical filter modules and filter modules produced according to said method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10125872 2001-05-22
DE10125872.0 2001-05-26
DE10127331A DE10127331B4 (de) 2001-05-22 2001-06-07 Verfahren zum Verbinden mindestens einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse und Filtermodul

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10127331A1 true DE10127331A1 (de) 2002-12-19
DE10127331B4 DE10127331B4 (de) 2006-06-14

Family

ID=7687300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10127331A Expired - Fee Related DE10127331B4 (de) 2001-05-22 2001-06-07 Verfahren zum Verbinden mindestens einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse und Filtermodul

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7224864B2 (de)
DE (1) DE10127331B4 (de)
WO (1) WO2002099485A2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3965477B2 (ja) 2004-02-23 2007-08-29 Ｊｕｋｉ株式会社 光ファイバーと光学レンズとの接続方法及び接続装置
WO2006041863A2 (en) * 2004-10-06 2006-04-20 Lightpath Technologies, Inc. High-power fused collimator and associated methods
US7660502B1 (en) * 2006-07-12 2010-02-09 Wavefront Research, Inc. Optical interconnect and connector devices
DE102007027811A1 (de) * 2007-06-13 2008-12-24 Carl Zeiss Smt Ag Anwendung des LTB-Verfahrens zur Herstellung optischer Elemente
DE102011119713B9 (de) * 2011-11-30 2018-10-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laserbasiertes Spleißen von Glasfasern auf optische Komponenten
DE102012101058B3 (de) * 2012-02-09 2012-12-13 Highyag Lasertechnologie Gmbh Depositionsspleißen
US9869820B2 (en) 2015-12-09 2018-01-16 Canon U.S.A, Inc. Optical probe, light intensity detection, imaging method and system
US11360269B2 (en) * 2019-03-04 2022-06-14 Lumentum Operations Llc High-power all fiber telescope
CN113064329B (zh) * 2021-03-25 2022-04-26 上海大学 一种基于光纤端超透镜的笔光刻系统和制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000003873A1 (en) * 1998-07-17 2000-01-27 Lightpath Technologies Inc. Use of a laser to fusion-splice optical components of substantially different cross-sectional areas
EP1008877A2 (de) * 1998-12-07 2000-06-14 Jds Fitel Inc. Optischer Multiplexer oder Demultiplexer
DE19927167A1 (de) * 1999-04-29 2000-11-16 Fraunhofer Ges Forschung Koppelelement zur Kopplung hochintensiver Lichtstrahlung und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Anordnung aus Koppelelementen zur Kopplung hochintensiver Lichtstrahlung
WO2001032580A2 (en) * 1999-11-01 2001-05-10 Schott Glass Technologies, Inc. Low temperature joining of materials

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4962988A (en) 1989-07-10 1990-10-16 Optomec Design Company Termination interface structure and method for joining an optical fiber to a graded index rod lens
US5009482A (en) * 1989-09-25 1991-04-23 Microdot Inc. Method and apparatus for fabricating a pigtailed lens assembly
US5299272A (en) 1993-01-27 1994-03-29 Origin Medststems, Inc. Method for attaching a gradient index lens to an optical fibre in the course of making an optical instrument
FR2777359B1 (fr) * 1998-04-09 2000-07-07 Corning Inc Connexion d'une fibre optique et d'un guide d'ondes optique par fusion
US6360039B1 (en) 1998-07-17 2002-03-19 Lightpath Technologies, Inc. Fabrication of collimators employing optical fibers fusion-spliced to optical elements of substantially larger cross-sectional areas
US6217698B1 (en) 1998-07-17 2001-04-17 Lightpath Technologies, Inc. Use of a laser to fusion-splice optical components of substantially different cross-sectional areas
US6882782B2 (en) 2000-11-01 2005-04-19 Schott Glas Photonic devices for optical and optoelectronic information processing
US6563975B2 (en) * 2001-06-18 2003-05-13 Raytheon Company Method and apparatus for integrating optical fibers with collimating lenses
EP1367417A1 (de) * 2002-05-23 2003-12-03 Corning Incorporated Justiertechnik für optische Faser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000003873A1 (en) * 1998-07-17 2000-01-27 Lightpath Technologies Inc. Use of a laser to fusion-splice optical components of substantially different cross-sectional areas
EP1008877A2 (de) * 1998-12-07 2000-06-14 Jds Fitel Inc. Optischer Multiplexer oder Demultiplexer
DE19927167A1 (de) * 1999-04-29 2000-11-16 Fraunhofer Ges Forschung Koppelelement zur Kopplung hochintensiver Lichtstrahlung und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Anordnung aus Koppelelementen zur Kopplung hochintensiver Lichtstrahlung
WO2001032580A2 (en) * 1999-11-01 2001-05-10 Schott Glass Technologies, Inc. Low temperature joining of materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Lightwave Technology,Vol.15,No.10(1997) Seiten 1938 bis 1946 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002099485A2 (de) 2002-12-12
US20040208443A1 (en) 2004-10-21
WO2002099485A3 (de) 2003-09-18
US7224864B2 (en) 2007-05-29
DE10127331B4 (de) 2006-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10353264B4 (de) Adapter zum Koppeln einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem Objekt
DE19610881B4 (de) Mikrosystembaustein
DE60313113T2 (de) Optische Kopplungsvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren
DE10240033A1 (de) Strahlformungseinheit und Vorrichtung mit einer solchen Strahlformungseinheit zum Einbringen von Strahlungsenergie in ein Werkstück aus einem schwach absorbierenden Material
WO2002021733A1 (de) Optischer modifizierer und verfahren zur herstellung hierfür
DE102008001653A1 (de) Linsenanordnung für optische Drehübertrager
DE10127331B4 (de) Verfahren zum Verbinden mindestens einer optischen Faser mit einer GRIN-Linse und Filtermodul
DE10054372B4 (de) Baugruppe zum Multiplexen und/oder Demultiplexen optischer Signale
DE102005010557B4 (de) Optischer Multiplexer/Demultiplexer
DE10033785C2 (de) Vorrichtung zum Einkoppeln von Laserstrahlen in eine Lichtleitfaser
EP2056144B1 (de) Endstück für Lichtleitfaser
DE19840935B4 (de) Abschlußstück für Lichtleitfasern
DE102019124332A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Temperatur eines Bondwerkzeugs beim laserunterstützen Ultraschallbonden
DE102018116782B4 (de) Bestrahlungsvorrichtung und Bestrahlungsverfahren
EP1018053A1 (de) Optisches system zum einkoppeln von laserstrahlung in einen lichtwellenleiter und verfahren zu dessen herstellung
WO2012143070A1 (de) Verfahren zum herstellen eines lichtwellenleiters in einem polymer
DE3407413C2 (de)
DE10160233B4 (de) Vorrichtung zur Übertragung optischer Signale unter seitlicher Ankopplung an Lichtwellenleiter
DE19816302C1 (de) Einrichtung zur Strahlentherapie von Gewebeteilen
DE4133220C2 (de) Fasern-Linsen-Anordnung zum optischen Koppeln
DE3830119A1 (de) Optische koppelvorrichtung
DE10006614C2 (de) Kopplungsvorrichtung
EP2520958A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Grundjustage eines Faserkopplers
DE3524927A1 (de) Lichtleiter zur erzeugung oder photometrischen ausmessung kleinster lichtpunkte
DE102007018354A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Einkopplung von Licht in eine Faser

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee