DE102013202589A1 - Method for manufacturing optical fiber in polygon shape for optimizing coupling efficiency of light sources, involves forming outer coating at processed and coated substrate in horizontal installation position for forming preform - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Lichtwellenleiters mit einem Kern aus einem dotierten oder undotierten Kernmaterial in einer Vieleckform mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Lichtwellenleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 8. The invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide with a core of a doped or undoped core material in a polygonal shape having the features of
Um die Einkoppeleffizienz von Lichtquellen zu optimieren, deren Abstrahlprofil nicht zylindersymmetrisch sind, werden Lichtwellenleiter benötigt, bei denen die Lichtwellenleitung durch ein Kernmaterial erfolgt, dessen geometrische Form möglichst gut mit dem Abstrahlprofil der Lichtquelle übereinstimmt. Dies betrifft insbesondere Lichtwellenleiter mit einem Vieleckkern. In order to optimize the Einkoppeleffizienz of light sources whose emission profile are not cylindrically symmetric, optical waveguides are required in which the optical waveguide is effected by a core material whose geometric shape as well as possible matches the emission profile of the light source. This applies in particular to optical waveguides with a polygonal core.
In der deutschen Druckschrift
In der europäischen Druckschrift
Aus dem Vorgenannten ergibt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Lichtwellenleitern mit vieleckigen Kernen zu entwickeln, bei dem erstens praktisch beliebig dotierte Kerne und Ummantelungen gefertigt werden können und bei dem zweitens eine sowohl präzise als auch zeitsparende Herstellung erfolgen kann. From the foregoing, therefore, the object of developing a method for producing optical waveguides with polygonal cores, in which firstly virtually arbitrarily doped cores and sheaths can be made and in the second, both precise and time-saving production can be made.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Fertigen eines Lichtwellenleiters mit einem Kern aus einem dotierten oder undotierten Kernmaterial in einer Vieleckform mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Abwandlungen beinhalten. The object is achieved with a method for manufacturing an optical waveguide with a core of a doped or undoped core material in a polygonal shape with the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fertigen eines Lichtwellenleiters mit einem Kern aus einem dotierten oder undotierten Kernmaterial in einer Vieleckform werden zum Erzeugen einer Preform folgende Verfahrensschritte ausgeführt:
In einem ersten Schritt erfolgt ein Bereitstellen eines Substrates aus Glas. Als nächstes wird eine erste Außenabscheidung, bevorzugt durch eine Plasmadirektbeschichtung, an dem bereitgestellten Substrat in horizontaler Einbaulage ausgeführt. Im Anschluss daran erfolgt ein Bearbeiten verrundeter Eckbereiche. Als nächstes erfolgt ein Ausführen mindestens einer weiteren Außenabscheidung, bevorzugt einer Plasmadirektbeschichtung, an dem bearbeiteten und beschichteten Substrat ebenfalls in horizontaler Einbaulage. In the method according to the invention for manufacturing an optical waveguide with a core made of a doped or undoped core material in a polygonal shape, the following method steps are carried out to produce a preform:
In a first step, a substrate made of glass is provided. Next, a first outer deposition, preferably by plasma direct coating, is performed on the provided substrate in a horizontal mounting position. This is followed by editing of rounded corners. Next, at least one further external deposition, preferably a plasma direct coating, is carried out on the processed and coated substrate likewise in the horizontal installation position.
Erfindungsgemäß lassen sich Lichtwellenleiter mit Vieleckkern somit in der Weise erzeugen, dass in einem ersten Schritt ein stabförmiges Substrat bereitgestellt wird und in einem ersten Verfahrensschritt mit einer Außenbeschichtung in horizontaler Einbaulage beschichtet wird. Derartige Beschichtungsvorgänge lassen sich relativ schnell ausführen. Die dabei auftretende Verrundung der Ecken wird in einem zweiten Verfahrensschritt beseitigt, so dass sich nach dem zweiten Verfahrensschritt ein Substrat mit planen Seitenrändern ergibt. According to the invention, optical waveguides with polygonal cores can thus be produced in such a way that, in a first step, a rod-shaped substrate is provided and coated in a first method step with an outer coating in a horizontal installation position. Such coating processes can be carried out relatively quickly. The resulting rounding of the corners is eliminated in a second method step, so that after the second method step results in a substrate with flat side edges.
Dadurch wird eine eckige Kernform sichergestellt. Durch die anschließende zweite Außenbeschichtung kann dieses Target ohne weitere Eckenverrundung beschichtet werden, da nun der Abstand zwischen Brenner und Substrat nur minimalen Änderungen unterliegt. This ensures a square core shape. By the subsequent second outer coating of this target can be coated without further Eckenverrundung, since now the distance between the burner and substrate is subject to minimal changes.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrensablaufs wird bei dem Bereitstellen das zu beschichtende Substrat vor der Beschichtung auf eine der Vieleckform angenäherte Querschnittsgeometrie vorbereitet. In an expedient refinement of the method sequence, the substrate to be coated is prepared before being coated onto a cross-sectional geometry approximating the polygonal shape during the provision.
Dieses vorzugsweise stabförmige Substrat, das aus dotiertem oder undotiertem Glas vorzugsweise Quarzglas besteht, wird somit in eine geometrische Form gebracht, deren Größen- insbesondere Seitenlängenverhältnisse an den gewünschten Kerndurchmesser der zu fertigenden Preform oder Faser angepasst sind. Dabei wird die längere Seite bezogen auf die finale Kerngeometrie derart ausgebildet, dass nach dem Abtragen der verrundeten Eckbereiche das gewünschte Seitenlängenverhältnis erreicht wird. This preferably rod-shaped substrate, which consists of doped or undoped glass, preferably quartz glass, is thus brought into a geometric shape whose size, in particular aspect ratios, are adapted to the desired core diameter of the preform or fiber to be manufactured. In this case, the longer side is formed with respect to the final core geometry such that the desired aspect ratio is achieved after the removal of the rounded corner regions.
In einer ersten Ausführungsform ist das Kernmaterial ein mit Germanium dotiertes Kernmaterial und mindestens eine der Außenbeschichtungen weist eine Fluordotierung auf. Dadurch lassen sich Preformen schaffen, die mit anderen Verfahren, insbesondere einem Jacketing, nicht mit hinreichender Qualität erzeugt werden können. In a first embodiment, the core material is germanium-doped core material and at least one of the outer coatings has fluorine doping. As a result, preforms can be created that can not be produced with sufficient quality by other methods, in particular jacketing.
Das Bearbeiten der verrundeten Eckbereiche kann mechanisch, beispielsweise durch Sägen, Abschleifen, oder Polieren erfolgen. The machining of the rounded corner regions can be done mechanically, for example by sawing, grinding, or polishing.
Je nach Zweckmäßigkeit und Anforderungen an die Faseraußengeometrie, kann nach dem Ausführen der mindestens zweiten Außenbeschichtung ein abschließendes Rund- oder Eckigschleifen der Preform erfolgen. Depending on the expediency and requirements of the fiber outer geometry, after performing the at least second outer coating a final round or Eckigschleifen the preform done.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt bei der Formänderung des Substrates oder der Preform ein zeitgleiches Strecken des Substrates oder der Preform. In one embodiment of the method takes place during the change in shape of the substrate or the preform, a simultaneous stretching of the substrate or the preform.
Anordnungsseitig ist ein Lichtwellenleiter mit einem Kern aus einem dotierten oder undotierten Kernmaterial vorgesehen, wobei der Kern eine Vieleckform aufweist. Dieser zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Lichtwellenleiter eine über dessen Querschnitt ortsabhängige Dotandenkonzentration aufweist, wobei die Dotandenkonzentration im Bereich der Ecken des vieleckförmigen Kerns und/oder im Bereich der Seiten des vieleckförmigen Kerns variiert ist. Arrangement side, an optical waveguide is provided with a core of a doped or undoped core material, wherein the core has a polygonal shape. This is inventively characterized in that the optical waveguide has a location-dependent over its cross-section dopant concentration, wherein the dopant concentration is varied in the region of the corners of the polygonal core and / or in the region of the sides of the polygonal-shaped core.
Bei einer Ausführungsform ist das Kernmaterial von einer fluordotierten Außenbeschichtung umgeben, wobei die Dotandenkonzentration in der fluordotierten Außenbeschichtung im Bereich der Ecken des Kerns und/oder im Bereich der Seiten des Kerns einen im Vergleich zu einer durchschnittlichen Dotandenkonzentration erhöhten oder erniedrigten Wert aufweist. In one embodiment, the core material is surrounded by a fluorine-doped outer coating, wherein the dopant concentration in the fluorine-doped outer coating in the region of the corners of the core and / or in the region of the sides of the core has an increased or decreased value compared to an average dopant concentration.
Ergänzend kann das Kernmaterial eine Germaniumdotierung aufweisen. In addition, the core material may have germanium doping.
Das Verfahren soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die
Es zeigt: It shows:
Das Material des Mutterstabs kann ansich beliebig sein. Im hier vorliegenden Beispiel besteht der Mutterstab aus einem Germanium-dotierten Glasmaterial. Somit sind die Substrate
Die so heraus getrennten Substrate
Gemäß
Infolge der Einwirkung des Plasmastromes auf das vorbereitete Substrat kommt es dazu, dass an dem vorbereiteten Substrat
Gemäß
Im hier vorliegenden Beispiel wird gemäß
Die Außenbeschichtung
Es ist einsichtig, dass die Ausführung der genannten Verfahrensschritte nicht auf rechteckige Substrate beschränkt ist. Möglich ist ohne weiteres auch die Bearbeitung von anderen vieleckigen Querschnittsformen, die insbesondere in Form unregelmäßiger Vielecke ausgeführt werden sollen. Die hier beispielhaft erläuterten Verfahrensschritte sind dazu entsprechend anzupassen. It is obvious that the execution of said process steps is not limited to rectangular substrates. It is also possible without further processing the other polygonal cross-sectional shapes, which should be executed in particular in the form of irregular polygons. The method steps explained here by way of example are to be adapted accordingly.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im Rahmen fachmännischen Handelns sind weitere Ausgestaltungen des beanspruchten Gegenstandes möglich. Further embodiments emerge from the subclaims. Within the scope of expert action, further embodiments of the claimed subject matter are possible.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Substrat substratum
- 1a 1a
- vorbereitetes Substrat prepared substrate
- 1b 1b
- abgerundete Bereiche rounded areas
- 1c 1c
- begradigtes Substrat straightened substrate
- 2 2
- Mutterstab mother bar
- 3 3
- erste Außenbeschichtung first outer coating
- 3b 3b
- erste Außenbeschichtung, bearbeitet first outer coating, processed
- 4 4
- zweite Außenbeschichtung second outer coating
- 4a 4a
- zweite Außenbeschichtung, rundgeschliffen second outer coating, round ground
- 5 5
- Preform preform
- 6 6
- Mutterkern mother nucleus
- 7 7
- Mutterbeschichtung mother coating
- 8 8th
- Außenbeschichtung external coating
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009004756 [0003] DE 102009004756 [0003]
- EP 0717296 [0004] EP 0717296 [0004]
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