DE102012015140A1

DE102012015140A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Wellenleiterbündels aus mit optischer Strahlung aushärtenden, optisch transparenten Materialien

Info

Publication number: DE102012015140A1
Application number: DE201210015140
Authority: DE
Inventors: Jörg Müller; Kaiser Kristina
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2013-10-02

Abstract

Bisher werden Faserbündel nach dem Ziehen einzelner Fasern aufwendig geordnet und zu einem Faserbündel verbunden. Nach dieser Erfindung können in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess geordnete Wellenleiterbündel aus Polymeren oder Organosiliziumverbindungen hergestellt werden. Durch Verwendung eines Stapelverbundes aus mit Mikrokanälen strukturierten Substraten (1–9), denen flüssiges Kern- (11) und Mantelmaterial (13) zugeführt wird, das mit optischer Strahlung (in den Schichten 4 und 8) ausgehärtet wird, können mehrere Tausend Singlemode- oder Multimode-Fasern mit wahlweise einem Stufen- oder Gradientenindexprofil gleichzeitig hergestellt und direkt anschließend zu einem geordneten Faserbündel (17) verbunden werden, indem man die Fasern noch vor dem Ziehprozess an einem Ziehstempel (10) fixiert und diese mit Verklebungsmaterial (15) durch einen im Durchmesser veränderlichen Ring (16) führt, der die Fasern auf den gewünschten Faserbündeldurchmesser verengt, und dieses Verklebungsmaterial mit optischer Strahlung (im Bereich C) aushärtet. Ein geordnetes Wellenleiterbündel kann zur Bildübertragung und zur Lichtzuführung, wie sie beispielsweise in der Medizin und Mikrofluidik und vielen industriellen Applikationen benötigt werden, eingesetzt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem unter Verwendung von optischer Strahlung im Spektrum von Infrarot bis Extreme UV und einem vorzugsweise mit Mitteln der Mikrosystemtechnik hergestellten Waferverbundsystem ein geordnetes Wellenleiterbündel aus Polymeren oder Organosiliziumverbindungen einer Gruppe oder einer Kombination mehrerer Polymergruppen oder Organosiliziumverbindungen oder auch anderen Materialien, welche mit Strahlung im Spektrum von Infrarot bis Extreme UV aushärtend sind, zur Bildübertragung und zur Lichtzuführung kontinuierlich hergestellt werden kann, welches beispielsweise in neuartigen Endoskopen oder Beleuchtungsvorrichtungen verwendet werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines geordneten Lichtleitfaserbündels. Dieses Verfahren ist speziell für die Verwendung von mit Strahlung härtbaren Materialien geeignet und bietet den Vorteil, dass es ein paralleles Verfahren ist, dass damit grundsätzlich beliebig lange Faserbündel kontinuierlich im Verbund gezogen werden können und es damit auch zeitsparend, d. h. in der industriellen Fertigung kostengünstig ist. Zudem ist die Einstellung des Brechungsindexprofils der Fasern bei geeigneter Prozessführung von Stufen-Index- zu Gradienten-Index-Fasern möglich.
Die in der Patentschrift als mit Strahlung aushärtend referenzierten Materialien umfassen Materialien, die gegenwärtig existieren, die mit UV-Licht härtbaren Polymere oder Organosiliziumverbindungen, bspw. Polysiloxane, Polyacrylate, Silicasole, Silicaorganosole, Vinylgruppen, Kautschuke, Klebstoffe auf organischer und anorganischer Basis etc., aber auch andere neuartige Materialien, die in Zukunft noch entwickelt werden, und auch mit anderen Lichtwellenlängen aushärtend sind, wie z. B. im Infraroten, sichtbaren Licht, Deep-UV oder Extreme UV.
In der Offenlegungsschrift DE 101 45 945 A1 ist ein Herstellverfahren für eine Silikonfaser vorgestellt, bei dem Monomermischungen für Kern und Mantel einer Düsenanordnung zugeführt werden, wobei die Düsen entweder hintereinander in Tandemanordnung oder in einer koaxialen Doppeldüsenanordnung aufgebaut sein können. Aufklappbare Röhrenöfen sorgen dabei für eine allmähliche Vernetzung der Monomere und die entstandene Faser kann über ein System aus Umlenkrad mit Andruckrolle abgezogen werden oder weiteren Verarbeitungsschritten, wie einer Extrusion von thermoplastischen Schutzhüllen, zugeführt werden.
Bei diesem Verfahren wird analog dem typischen Faserziehverfahren bei Glasfasern vorgegangen. Als Endprodukt erhält man eine einzelne thermisch ausgehärtete Faser, die weiterverarbeitet und zu einem Bündel erst noch geordnet werden muss.
Die vorliegende Erfindung dagegen beschreibt ein paralleles Verfahren, bei dem ein geordnetes und in sich geschlossenes Faserbündel entsteht und bei welchem vorzugsweise optische Strahlung als Auslöser der Härtung verwendet wird.
Das Verfahren von EP 0 864 109 B1 umfasst die Herstellung von optischen Indexgradienten-Fasern unter Verwendung von UV-Licht. Auch diesem Verfahren und all den in dem Patent referenzierten Verfahren ist gemein, dass die Herstellung nur einer einzelnen Faser nach dem bewährten Glasfaserziehverfahren erfolgt.
Düsenwannen zum Ziehen von Glasfasern aus hochtemperaturbeständigen Edelmetalllegierungen mit mehreren Düsen, über die die Glasschmelze austritt und zu Einzelfäden ausgezogen wird, sind bekannt. In DE 102 03 418 C1 und den darin referenzierten Verfahren wird das Glas durch elektrisch erhitzte Komponenten aus Platin oder Platin-Legierungen oder keramische Heizeinheiten geleitet, aufgeschmolzen und gezogen. Diese Verfahren ermöglichen die Herstellung vieler Glasfasern auf einmal.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein paralleles Faserziehverfahren von Fasern aus den in [0003] beschriebenen Materialien mit Durchmessern im Bereich einiger Millimeter bis in den Submikrometer-Bereich. Es können damit geordnete Faserverbünde von mehreren Tausend Fasern realisiert werden. Je nach Brechungsindizes der verwendeten Materialien und der Faserkerndurchmesser können wahlweise Singlemode- oder Multimode-Fasern hergestellt werden.
Kern dieser Erfindung ist ein System aus mehreren vorzugsweise mit Prozessen der Mikrosystemtechnik strukturierten und verbundenen Substraten aus anorganischen Materialien wie Silizium, Pyrex und photosensitiven Gläsern, bspw. Foturan^®, bzw. auch aus Keramiken, Polymeren, wie SU-8, Plexiglas, etc. oder Organosiliziumverbindungen, Metallen oder Hybridmaterialien. Alle Substrate sind so angeordnet, dass die Kanäle von oben nach unten durchgängig sind und die gebildeten Fasern ohne Störung das System passieren.
Im ersten Schritt des Verfahrens wird das mit Strahlung aushärtende flüssige Kernmaterial 11 in eine Kammer 2 eingefüllt, die nach oben von einem Substrat 1, bspw. aus Silizium oder Glas oder Polymer, und nach unten von einem mit Mikrokanälen strukturierten, die Strahlung undurchlässigen Substrat 3, bspw. aus Silizium oder Polymer, begrenzt wird. Das Kernmaterial fließt durch die Mikrokanäle und nimmt an der Austrittsöffnung die gewünschte Form an, für Lichtleiter bspw. rund, quadratisch, elliptisch etc. Der Druckabfall in den Zuführungen 2 und 6 muss geringer als in den Mikrokanälen der Schichten 3 und 7 sein.
Schicht 4, bestehend aus einem die Strahlung durchlässigen Material, z. B. Foturan^®, SU-8, Plexiglas, Polymer, Organosiliziumverbindung, etc. dient der Aushärtung des eintretenden, flüssigen Kernmaterials. Eine für die Strahlung undurchlässige Schicht 5, bspw. aus vorzugsweise in einem Dünnschichtprozess abgeschiedenen Metall oder Silizium, verhindert das Eintreten der Strahlung in die Kammer 6, in die das flüssige Mantelmaterial 13 zugeführt wird.
Das Herstellen von Mikrokanälen in Silizium ist Stand der Technik und kann beispielsweise mit Hilfe eines Photolithographie-Schrittes und eines anschließenden ASE (Advanced Silicon Etching) Prozesses erfolgen.
Foturan^® ist ein photosensitives Glas vertrieben von der Firma mikroglas, welches mikrostrukturiert werden kann, indem es bei Bestrahlung mit UV-Licht regional Silberatome freisetzt, um welche das Glas während einer Wärmebehandlung bei 500°C bis 600°C lokal kristallisieren kann. Die kristallisierten Regionen lassen sich in 10% Flusssäure bei Raumtemperatur bis zu 20-mal schneller ätzen, als die vom UV-Licht geschützten Bereiche. Damit können zum aktuellen Zeitpunkt Strukturen von bis zu 20 μm Strukturgröße realisiert werden, jedes Kristall hat eine Größe von etwa 3 μm.
Schicht 4 kann auch beidseitig eine strukturierte Metallisierungsschicht, bspw. mit vorzugsweise in einem Dünnschichtverfahren abgeschiedenen Chrom, Nickel oder anderen Metallen als optischer Isolator und optischer Reflektor, oder auch Silizium oder eine die Strahlung undurchlässige Polymer- oder Organosiliziumverbindung tragen, in diesem Fall kann auf Schicht 3 verzichtet werden. Viele Polymere, bspw. Polyamide, oder Metalle lassen sich durch Lasersinterverfahren strukturieren. Mittels Lasererosion lassen sich alle in [0003] genannten Materialien strukturieren.
Bevor das Mantelmaterial 13 über die Kammer 6 zugeführt wird, wird ein Ziehstempel 10, bspw. mit einem Mikronadelarray, dessen Nadeldicke an der Spitze etwas breiter ist als die Mikrokanäle in Schicht 5, an den Mikrokanälen ausgerichtet und vorzugsweise bis zum Anschlag an Schicht 5 in den Aufbau eingeführt.
Es ist vorteilhaft, diesen Schritt vor dem Befüllen der Anordnung mit dem Kernmaterial zu Beginn des Ziehprozesses zu vollziehen.
Der Ziehstempel 10 ist herstellbar vorzugsweise mit einem ICP-Tiefenätzverfahren in Silizium, einem laserablativen oder laseradditiven Verfahren oder auch im LIGA-Verfahren.
Die Spitzen der Wellenleiterkerne 12 härten dann am Ziehstempel aus und sind lokal fixiert. Dann können die Kernfasern 12 gezogen werden, indem der Ziehstempel 10 in einer der Materialzufuhr über Kammer 2 angepassten Kernfaserziehgeschwindigkeit bewegt wird, bspw. mit Hilfe eines motorisierten Schlittens.
Sobald die Faserkerne 12 am Ziehstempel fixiert sind, kann das flüssige Material 13 für die Bildung des Mantels über die Kammer 6 zugeführt werden. Dieses legt sich in den Kanälen einer weiteren für die Strahlung undurchlässigen Ebene 7 um die Wellenleiterkerne 12 und härtet in den wie bei Schicht 4 mit Strahlung gefluteten Kanälen der Schicht 8 aus. Schicht 9 verhindert das Austreten der Strahlung in den Medium-gefüllten Bereich B, wobei dieses Medium Luft, ein Gas, ein Gasgemisch, eine Flüssigkeit oder Vakuum sein kann.
Schicht 7 (8, 9) kann die gleiche Ausführung wie Schicht 3 (4, 5) haben, nur mit um die gewünschte Manteldicke aufgeweiteten Mikrokanälen.
Der Ziehstempel 10 mit den fixierten Fasern passiert anschließend einen im Durchmesser veränderlichen Ring 16, z. B. ausgeführt als ringförmiges Luftkissen. Der Innendurchmesser dieses Rings wird verringert, beim Luftkissen z. B. durch Aufblasen, bis er dem gewünschten Enddurchmesser des Faserbündels 17 entspricht.
An der dem Mikrokanalarray zugewandten Seite des Rings sind Kanäle 15 ausgeformt, über die noch ungehärtetes Material, vorzugsweise dem des Mantels entsprechend oder einer oder mehreren anderen Polymer- oder Organosiliziumverbindungen, für die Verbindung des Faserbündels und den Aufbau einer Umhüllung für das Faserbündel zugeführt wird. Das noch ungehärtete Ummantelungsmaterial wird beim Verlassen des Rings ausgehärtet, indem das Medium C mit optischer oder thermischer Strahlung und/oder ggf. mit dem zur Aushärtung nötigen Medium geflutet wird. Mit dem gleichen Verfahren können in Tandem- oder einer koaxialen Mehrdüsenanordnung weitere Umhüllungsschichten realisiert werden.
Das Medium in den Bereichen A, B oder C kann beispielsweise Luft, ein Gas, ein Gasgemisch, eine Flüssigkeit oder Vakuum sein. Es kann entweder eines der Medien in allen drei Bereichen oder eine beliebige Kombination der Medien in den unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden. Flüssigkeiten, wie bspw. Wasser oder andere die Strahlung durchlässige Flüssigkeiten, können auch der mechanischen Stabilisierung des Faserbündels dienen.
Eine andere Ausführung (II) des Aufbaus sieht die gleichzeitige Aushärtung des Kern- und Mantelmaterials vor. Dadurch wird es möglich, durch Anpassung der Intensität der Strahlung und der Ziehgeschwindigkeit den Brechungsindexgradienten der gezogenen Fasern einzustellen. Damit können mit dem gleichen Aufbau Stufenindex- und Gradientenindexfaserbündel realisiert werden.
Ausführung II entspricht der Ausführung I ohne die Schichten 4 und 5.
Eine weitere Ausführung III entspricht Ausführung II ohne die beiden Schichten 8 und 9.
Der Ziehstempel 10 kann bei Anordnungen I bis III auch bis in die Mikrokanäle der Schicht 3 eingeführt werden. Bei Anordnungen II und III kann der Ziehstempel bis in die Kanäle der Schicht 7 oder auch an der Austrittsfläche der Schicht 7 platziert werden. In allen Fällen kann der Ziehstempel auch als flache Platte, ggf. mit Kavitäten, ausgebildet sein, an der die Fasern durch Aushärtung der Faserspitzen an den Kontaktflächen fixiert werden, oder ein Becken, gefüllt mit flüssigem, mit Strahlung aushärtendem Material, in welches die Faserspitzen eintauchen und durch das Aushärten des Materials in dem Becken fixiert werden.
Der Ziehstempel 10 kann desweiteren aus einem Material geformt sein, das die Strahlung führen kann, bspw. Quarzglas, Foturan^®, oder einem für die Strahlung transparenten Polymer oder einer Organosiliziumverbindung. Damit kann vorzugsweise mit kurzen Strahlungsimpulsen noch flüssiges Material am Stempel ausgehärtet und so der Ziehprozess zusätzlich begünstigt werden.
Alle Kanäle können jeweils gerade, oder nach unten konisch oder düsenförmig verengt ausgebildet sein. Alle Komponenten, die in direktem Kontakt mit flüssigen Materialien stehen, d. h. die Mikrokanäle und die Zuführungskammern, sollten vorzugsweise antihaftbeschichtet sein, bspw. mit einer monomolekularen, selbstassemblierenden Schicht aus Halogensilanen, ausgenommen der Bereiche des Ziehstempels, an denen die Fasern fixiert werden.
Die Fasern können gegenüber Atmosphärendruck gezogen und die mit Strahlung aushärtenden flüssigen Materialien über die Zuführungen mit einem Überdruck durch die Kanäle gefördert werden. Alternativ kann am Ausgang auch ein Unterdruck herrschen, sodass die Fasern durch Zug aus den Kanälen austreten. Auch eine Kombination aus Zug und Druck ist möglich.
Alle Substratschichten 1 bis 9 können mittels verschiedener Bondverfahren mit einander verbunden werden, bspw. durch anodisches Bonden, Reflow-Löten, Kleben etc. Auch eine diese von außen umspannende Klammer kann sie dicht zusammenhalten.
Die gleichmäßige Durchflutung der Ebenen 4, 8, B und C mit Strahlung wird ring- bzw. zylinder-, eck- oder beliebig förmig von außen, vorzugsweise getrennt in jeder der Ebenen, vorzugsweise durch eine geeignete Anzahl ringförmig angeordneter, im zur Aushärtung der verwendeten Materialien benötigten Strahlungsspektrum emittierenden Dioden, bspw. UV-LEDs, oder anderen Strahlungsquellen über der Fläche gleichmäßig erzielt, deren Intensität über eine geeignete Stromversorgung gemeinsam oder individuell auf maximale Homogenität der Ausleuchtung geregelt wird.
Da das Bündel und seine Teilkomponenten während der Herstellung stets vorzugsweise Zugsspannung unterliegen, lasst sich in den dargestellten Anordnungen oben und unten jeweils auch vertauschen.
Die Figurendarstellungen 1 bis 8 sollen die Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigt
1 eine Skizze der Anordnung der ersten beiden Stufen der Ausführung I, mit geraden (A) und mit nach unten konisch bzw. düsenförmig verengten (B) Kanälen;
2 eine Skizze der Anordnung der ersten beiden Stufen der Ausführung I mit eingebautem Ziehstempel;
3 eine Skizze der Anordnung der ersten beiden Stufen der Ausführung I mit ausgezogenem Ziehstempel und daran fixierten gezogenen Faserkernen;
4 eine Skizze der Anordnung der ersten beiden Stufen der Ausführung I mit ausgezogenem Ziehstempel und daran fixierten, ummantelten Fasern;
5 eine Skizze der Gesamtanordnung der Ausführung I mit noch nicht aufgeblasenem Luftkissen;
6 eine Skizze der Gesamtanordnung der Ausführung I mit aufgeblasenem Luftkissen und fertigem Wellenleiterbündel;
7 eine Skizze der Anordnung der ersten beiden Stufen der Ausführung II, mit geraden (A) und mit nach unten konisch bzw. düsenförmig verengten (B) Kanälen;
8 eine Skizze der Anordnung der ersten beiden Stufen der Ausführung III, mit geraden (A) und mit nach unten konisch bzw. düsenförmig verengten (B) Kanälen.
Bezugszeichenliste

1: Deckplatte aus Silizium, Glas, Polymer, Organosiliziumverbindung, etc.
2: Einspritzraum für das flüssige Kernmaterial
3: Die Strahlung undurchlässiger Chip mit Mikrokanälen, die als Düsen zum Formen der Wellenleiterkerne fungieren oder Dünnschicht auf 4
4: Die Strahlung führende Schicht, bspw. Pyrex oder Glas (Foturan^®), Polymer, Organosiliziumverbindung
5: Die Strahlung undurchlässige Schicht, bspw. eine metallische oder Halbleiter-Platte oder Dünnschicht auf 4
6: Einspritzraum für das flüssige Mantelmaterial
7: Die Strahlung undurchlässiger Chip mit Mikrokanälen, die als Düsen zum Formen der Wellenleitermäntel fungieren
8: wie 4
9: wie 5
10: Ziehstempel
11: Flüssiges Material für die Wellenleiterkernbildung
12: Ausgehärtete oder angehärtete Wellenleiterkerne
13: Flüssiges Material für die Wellenleitermantelbildung
14: Ausgehärtete oder angehärtete Wellenleitermäntel
15: Zuführung von Verklebungsmaterial, bspw. Polymeren oder Organosiliziumverbindungen
16: Luftkissen/-ballon zur Verbindung der Faserstränge
17: Fertiges Faserbündel
18: Medium, bspw. Luft, Gas, Gasgemisch, Vakuum
A, B, C: Medium, bspw. Luft, Gas, Gasgemisch, Flüssigkeit, Flüssigkeitsgemisch oder Vakuum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10145945 A1 [0004]
EP 0864109 B1 [0007]
DE 10203418 C1 [0008]

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines geordneten Wellenleiterbündels (17) aus Polymeren oder Organosiliziumverbindungen oder einer Kombination unterschiedlicher Polymere oder Organosiliziumverbindungen oder auch anderen Materialien, welche mit Strahlung im Spektrum von Infrarot bis Extreme UV aushärtend sind, – dadurch gekennzeichnet, dass durch einen zweilagigen Stapelverbund bestehend aus jeweils einer Ebene, in der ein mit Strahlung aushärtendes optisch transparentes Material zugeführt wird (2 und 6) und einer, die von außen vorzugsweise gleichmäßig über der Fläche verteilte Strahlung führt (4 und 8) und die beidseitig von je einer für Strahlung intransparenten, sie ggf. auch reflektierenden Ebene (3 und 5, 7 und 9) begrenzt wird, und dass alle diese Ebenen jeweils gemäß der gewünschten Anzahl der Einzelwellenleiter im Faserbündel mit Durchführungen versehen sind, – dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise getrennt in jeder der Ebenen, eine vorzugsweise ringförmige Struktur oder eine Mikrokanalanordnung die mit Strahlung aushärtenden optisch transparenten Materialien für die Definition des Kern- (12) und Manteldurchmessers (14) zuführt und eine, ggf. auch mehrere Ummantelungen des Bündels nachfolgen und in einer wiederum mit Strahlung gleichmäßig durchfluteten Kammer (C) enden, – dadurch gekennzeichnet, dass durch diese Anordnung in der oberen Ebene (2) ein mit Strahlung aushärtendes optisch transparentes Material mit einem Brechungsindex n₁, in der mittleren Ebene (6) eines mit einem Brechungsindex n₂ < n₁ und in der unteren Ebene (15) ein und ggf. auch mehrere je nach gewünschter Funktion optisch transparente oder nicht transparente Materialien zugeführt werden, und die Fasern durch Anbinden an einen zunächst in die Durchführungen eingeführten Ziehstempel (10) in Geometrie und Ausrichtung zueinander zum geordneten Faserbündel fixiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten 4 und 5 fehlen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten 4, 5, 8 und 9 fehlen.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung intransparenten, sie ggf. reflektierenden Ebenen (1, 3, 5, 7 und 9) aus strukturierten Platten oder Dünnschichten aus Halbleitern, Gläsern, Keramiken, Metallen, Polymeren, Organosiliziumverbindungen oder Hybridmaterialien bestehen.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die optische Strahlung führenden Schichten (4, 8, B und C) Medien sind, wie Luft, Vakuum, eine die Strahlung durchlässige Flüssigkeit wie Wasser, oder aber die Strahlung durchlässigen Gläser wie Pyrex oder Foturan^®, oder Polymere, wie SU-8, oder Organosiliziumverbindungen, oder eine Kombination der genannten Medien.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kanäle jeweils gerade, oder nach unten konisch oder düsenförmig verengt ausgebildet sind und eine für optische Lichtleiter geeignete Form aufweisen, bspw. rund, quadratisch, elliptisch, etc.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehstempel (10), welcher die Fasern zueinander in Form und Ausrichtung fixiert, ein Substrat mit einem Mikronadelarray ist, welches vorzugsweise aus einem die optische Strahlung durchlässigen Material besteht und von einer Strahlungsquelle gespeist wird, oder aus einem beliebigen anderen Material, wenn die Aushärtung und Anbindung der Wellenleiter an die Kontaktfläche zum Mikronadelarray durch eine Strahlungsquelle von außen erfolgt, wobei das Mikronadelarray je nach Wahl der Anordnung variable Nadelhöhen aufweist bzw. eine flache Scheibe oder eine Scheibe mit Kavitäten oder Aushöhlungen ist, an der durch Aushärtung der Faserspitzen an der Kontaktfläche die Fasern fixiert werden, oder ein Becken, gefüllt mit flüssigem, mit Strahlung aushärtendem Material, in welches die Faserspitzen eintauchen und durch das Aushärten des Materials in dem Becken fixiert werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass geordnete Faserverbünde von bis zu mehreren Tausend Singlemode- oder Multimode-Fasern mit Durchmessern im Bereich von einigen Millimeter bis zu Submikrometern entstehen, die je nach Dauer der Diffusion oder Vermischung der Kern- und Mantelmaterialien in der flüssigen Phase und je nach Ziehgeschwindigkeit und Strahlungsintensität sowohl Stufen-Index- als auch Gradienten-Index-Faserbündel sein können.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten, die in direktem Kontakt mit den flüssigen mit Strahlung aushärtenden Materialien stehen, d. h. die Mikrokanäle und die Zuführungskammern, vorzugsweise antihaftbeschichtet sind, vorzugsweise mit einer monomolekularen, selbstassemblierenden Schicht aus Halogensilanen, ausgenommen der Bereiche des Ziehstempels, an denen die Fasern fixiert werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichmäßige Durchflutung der Ebenen 4, 8, B und C mit Strahlung ring- bzw. zylinder-, eck- oder beliebig förmig von außen, vorzugsweise getrennt in jeder der Ebenen, vorzugsweise durch eine geeignete Anzahl ringförmig angeordneter, im zur Aushärtung der verwendeten Materialien benötigten Strahlungsspektrum emittierenden Dioden oder anderen Strahlungsquellen, über der Fläche vorzugsweise gleichmäßig erzielt wird, deren Intensität über eine geeignete Stromversorgung gemeinsam oder individuell auf vorzugsweise maximale Homogenität der Ausleuchtung geregelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kernmaterial 11 in eine Kammer 2 eingefüllt wird, durch das mit Mikrokanälen strukturierte, die Strahlung undurchlässige Substrat 3 fließt, an der Austrittsöffnung die gewünschte Form annimmt, in Schicht 4 durch Einwirkung der Strahlung selbst und gleichzeitig an den Kontaktflächen zum eingeführten Ziehstempel 10 aushärtet, sodass die entstandenen Wellenleiterkerne 12 am Ziehstempel lokal fixiert sind und gezogen werden, indem der Ziehstempel 10 in einer der Materialzufuhr über Kammer 2 angepassten Kernfaserziehgeschwindigkeit bewegt wird, und im Folgeschritt über die Kammer 6 das flüssige Mantelmaterial 13 zugeführt wird, welches sich in den Kanälen der die Strahlung undurchlässigen Ebene 7 um die Wellenleiterkerne 12 legt und in den wie bei Schicht 4 mit Strahlung gefluteten Kanälen der Schicht 8 aushärtet.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kernmaterial 11 in eine Kammer 2 eingefüllt wird, durch das mit Mikrokanälen strukturierte, für die Strahlung undurchlässige Substrat 3 fließt, an der Austrittsöffnung die gewünschte Form annimmt, in Kammer 6 vom flüssigen Mantelmaterial 13 umgeben wird, welches sich in den Kanälen der die Strahlung undurchlässigen Ebene 7 um die Wellenleiterkerne 12 legt und in den mit Strahlung gefluteten Kanälen der Schicht 8 aushärtet, wobei der die Strahlung führende Ziehstempel 10 vor Zuführung des Mantelmaterials bis in die Schicht 3 bzw. Schicht 7 eingeführt wird und vorzugsweise durch schnelle Strahlungsimpulse das Anhärten der Wellenleiterkerne und deren Stabilität bei Zuführung des Mantelmaterials bewirkt.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kernmaterial 11 in eine Kammer 2 eingefüllt wird, durch das mit Mikrokanälen strukturierte, für die Strahlung undurchlässige Substrat 3 fließt, an der Austrittsöffnung die gewünschte Form annimmt, in Kammer 6 vom flüssigen Mantelmaterial 13 umgeben wird, welches sich in den Kanälen der für die Strahlung undurchlässigen Ebene 7 um die Wellenleiterkerne 12 legt und beim Austritt in dem mit Strahlung gefluteten Medium B aushärtet. Der Ziehstempel 10 wird in Schicht 3 oder in Schicht 7 oder an der Kontaktfläche zu Schicht 7 oder Schicht 9 zur Fixierung der Fasern vorzugsweise mittels Strahlungspulsen platziert.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehstempel 10 mit den entstandenen ummantelten Fasern einen im Durchmesser veränderlichen Ring 16 passiert, dessen Durchmesser nach dem Passieren verringert wird, bis er dem gewünschten Enddurchmesser des Faserbündels 17 entspricht; zeitgleich wird über die Kanäle 15 Material, vorzugsweise dem des Mantels entsprechend oder einer oder mehreren anderen Polymer- oder Organosiliziumverbindungen, für die Verbindung des Faserbündels und den Aufbau einer oder mehrerer Umhüllungen für das Faserbündel zugeführt. Das noch ungehärtete, vorzugsweise mit Strahlung oder thermisch oder durch das Medium C aushärtende Material wird beim Verlassen des Rings ausgehärtet, indem das Medium C mit Strahlung und/oder Medium geflutet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch eine angepasste Druckdifferenz zwischen Materialzuführung und Ausgang erzeugt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den dargestellten Anordnungen oben und unten jeweils vertauscht sind.