DE102018114741B4

DE102018114741B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Ausrichtung von polarisationserhaltenden Lichtleitfasern

Info

Publication number: DE102018114741B4
Application number: DE102018114741.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Müller; Sebastian Haag; Daniel Zontar; Andrea Alippi; Ronald Dekker
Original assignee: Aixemtec GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Phix BV
Current assignee: Aixemtec GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Phix BV
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2038-06-20
Also published as: WO2019243207A1; US20210294044A1; EP3811135A1; DE102018114741A1

Abstract

Verfahren zur Ausrichtung einer polarisationserhaltenden Lichtleitfaser, bei dema) die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) mit einer Klemmeinrichtung (12, 19, 23) klemmend gehalten wird,b) eine um die Faserlängsachse gegebene Rotationslage der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) detektiert wird, undc) die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) mittels der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) um die Faserlängsachse rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dassd) die Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) bewirkt wird, indem mindestens ein an der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) anliegendes Klemmelement (13, 14, 20-22, 24-27) der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) relativ zu mindestens einem weiteren, ebenfalls an der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) anliegenden Klemmelement (13, 14, 20-22, 24-27) derselben Klemmeinrichtung (12, 19, 23) bewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Bei diversen Anwendungen müssen Endstücke von Lichtleitfasern mit einer bestimmten Ausrichtung positioniert oder gehalten werden. Dies gilt zum Beispiel beim Bestücken eines Steckers mit Endstücken von Lichtleitfasern, bei der Lichteinkopplung in eine integrierte photonische Schaltung oder beim Verspleißen zweier Lichtleitfasern.
Für die hier betroffene Erfindung soll insgesamt gelten, dass unter Licht auch der Bereich der elektromagnetischen Strahlung verstanden wird, der außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Spektrums liegt.
Die DE 102 42 379 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren einer Lichtleitfaser sowie zum Verspleißen von zwei Lichtleitfasern, wobei ein Längsabschnitt der Lichtleitfaser senkrecht zu seiner Längsrichtung durch Kohäsions- bzw. Adhäsionskräfte einer Flüssigkeit relativ zu einem Halteelement in einer festen Position gehalten wird. Die Flüssigkeit kann zum Beispiel in Form eines aus einer Pipette herausragenden Tropfens realisiert sein oder durch einen Flüssigkeitstropfen in einer dreieckigen Nut. Mit Abstand zum Halteelement wird die Lichtleitfaser mittels einer Klemmeinrichtung gehalten, die insgesamt rotiert wird, um eine Rotation der Lichtleitfaser um ihre Faserlängsachse zu bewirken.
Aus der DE 39 37 057 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, wobei es sich bei der Vorrichtung um eine Spleißvorrichtung für Lichtleitfasern handelt. Zum Verspleißen, d.h. stoffschlüssigen Verbinden der Lichtleitfasern, werden diese jeweils auf eine Spannvorrichtung gelegt. Das Verspleißen soll insbesondere auch für polarisationserhaltende Lichtleitfasern geeignet sein. Die Ausrichtung der Lichtleitfasern zueinander erfolgt zum einen translatorisch, sodass die Mittelpunkte der miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern miteinander fluchten. Zum anderen sind die Lichtleitfasern hinsichtlich ihrer Rotationslage um die jeweilige Faserlängsachse aneinander anzupassen, um eine Schwächung der zu übertragenden polarisierten Strahlung zu vermeiden. Zur Anpassung der Rotationslage wird mindestens eine der Lichtleitfasern mittels einer Ausrichtwelle, in der die Lichtleitfaser klemmend fixiert ist, im erforderlichen Maße gedreht.
Aus der DE 10 2005 020 622 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Faserkerns in einer optischen Faser bekannt, wobei sich diese Druckschrift im Wesentlichen ebenfalls auf das Verspleißen von Lichtleitfasern bezieht. Dabei kann es sich zum Beispiel um PANDA-Fasern oder Bow-Tie-Fasern handeln. Die Rotationslage einer Lichtleitfaser wird mittels zweier optischer Systeme festgestellt, welche aus zwei unterschiedlichen, jeweils zur Längsachse der Lichtleitfaser senkrechten Richtungen die Lichtleitfaser durchstrahlen und die Struktur der durchtretenden Strahlung analysieren. Die Feststellung der Rotationslage ist aufgrund der gegebenen Symmetrien in den hier betrachteten speziellen Faserstrukturen möglich. Die Drehung der Lichtleitfaser kann durch eine Drehung einer die Lichtleitfaser fixierenden Halterung relativ zu den optischen Systemen erfolgen.
Aus der DE 38 88 306 T2 sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Zu rotierende Lichtleitfasern werden in einer Vorrichtung gehalten, die mindestens zwei Klemmeinrichtungen aufweist. Eine der Klemmeinrichtungen dient zur Drehung der darin eingeklemmten Lichtleitfaser, indem die Klemmeinrichtung selbst insgesamt relativ zu anderen Komponenten der Vorrichtung gedreht wird.
Gemäß dem Stand der Technik sind Werkzeug-Strukturen, die zum Rotieren der Lichtleitfasern benötigt werden, recht ausgedehnt. Dies ist nachteilig in Anwendungen, in denen weniger Raum vorhanden ist oder bei denen eine Vielzahl von Lichtleitfasern mit bestimmter Rotationslage eng gepackt auf eine Fixiereinrichtung, zum Beispiel einen Stecker, gebracht werden muss.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit der eine manuelle oder automatisierte Ausrichtung und/oder Positionierung einer Lichtleitfaser mit geringem Platzbedarf erleichtert durchgeführt werden kann.
Das technische Problem wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Somit wird also hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, die Lichtleitfaser mit einer Klemmeinrichtung klemmend zu halten, eine um die Faserlängsachse gegebene Rotationslage der Lichtleitfaser zu detektieren und die Lichtleitfaser mittels der Klemmeinrichtung um die Faserlängsachse zu rotieren, wobei als Neuerung vorgeschlagen wird, dass die Rotation der Lichtleitfaser bewirkt wird, indem mindestens ein an der Lichtleitfaser anliegendes Klemmelement der Klemmeinrichtung relativ zu mindestens einem weiteren, ebenfalls an der Lichtleitfaser anliegenden Klemmelement derselben Klemmeinrichtung bewegt wird.
Gemäß dem Stand der Technik wurde bislang die Rotation der Lichtleitfaser unter Einsatz eines Werkzeuges dadurch erreicht, dass die Klemmeinrichtung insgesamt rotiert wurde. Diese aufgrund des Platzbedarfs nachteilige Verfahrensweise wird vermieden, indem die Rotation der Lichtleitfaser dadurch erreicht wird, dass mindestens zwei Klemmelemente, welche jeweils an der Lichtleitfaser anliegen und Teil eines Werkzeuges, nämlich einer Klemmeinrichtung, sind, relativ zueinander bewegt werden.
Das Anliegen des jeweiligen Klemmelements an der Lichtleitfaser meint entweder ein unmittelbares Anliegen an einem Teil der Lichtleitfaser, wie z.B. der Fasermatrix oder eines Fasermantels oder einer sonstigen Beschichtung, oder ein mittelbares Anliegen an der Lichtleitfaser, nämlich an einem die Lichtleitfaser umgebenden Element, wie z.B. einen Kabelmantel oder einer sonstigen Hülle. Ein Kabelmantel oder eine Hülle können fest mit der Lichtleitfaser verbunden sein oder die Klemmung wird stark genug ausgeführt, dass aufgrund von Reibungskräften zwischen Lichtleitfaser und Kabelmantel oder Hülle die Relativbewegung der anliegenden Klemmelemente die gewünschte Rotation der Lichtleitfaser bewirkt.
Sofern in der folgenden Darstellung und in den Ansprüchen von Lichtleitfasern im Zusammenspiel mit den Klemmelementen die Rede ist, soll - soweit die Darstellung nicht auf das Fehlen des Kabelmantels oder einer sonstigen Hülle im Bereich der Klemmelemente hinweist - jeweils auch die Variante als miterfasst verstanden werden, bei der die Lichtleitfaser noch von einem Kabelmantel oder einer sonstigen Hülle umgeben ist.
Die Relativbewegung der beteiligten Klemmelemente kann dabei eine reine Translationsbewegung sein. Im einfachsten Fall können die Klemmelemente ähnlich den Elementen eines Zangenkopfes sein, die jedoch in ihrer Längsrichtung relativ zueinander verschoben werden können. Die Translationsbewegung sollte dabei eine Komponente senkrecht zur Faserlängsachse aufweisen. Handelt es sich um eine reine Translationsbewegung, kann dies zur Folge haben, dass die Lichtleitfaser auf mindestens einem der anliegenden Klemmelemente eine Rollbewegung durchführt. Hierdurch kann es sein, dass durch die Rotationsbewegung neben der Rotationslage der Lichtleitfaser auch die sonstigen Raumkoordinaten der Lichtleitfaser geändert werden, weshalb bei Bedarf eine Korrektur dieser Raumkoordinaten durch eine translatorische Bewegung der Klemmeinrichtung insgesamt sinnvoll sein kann.
Eine Änderung in den sonstigen Raumkoordinaten der Lichtleitfaser könnte auch bei rein translatorischer Bewegung der Klemmelemente relativ zueinander vermieden werden, wenn für die Lichtleitfaser ein die Rotation erlaubendes stationäres Gleitlager auf einem der Klemmelemente bereitgestellt wird und dieses Klemmelement in seinen Raumkoordinaten stationär gehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch so ausgeführt werden, dass die Relativbewegung eine reine Rotationsbewegung oder eine gemischte Translations- und Rotationsbewegung ist und mindestens eines der an der Lichtleitfaser anliegenden Klemmelemente ein in der Klemmeinrichtung drehbar gelagertes Rollenelement ist.
Eine reine Rotationsbewegung zwischen den beteiligten Klemmelementen kann zum Beispiel derart erreicht werden, dass sämtliche beteiligten Klemmelemente drehbar gelagerte Rollenelemente sind, an denen die Lichtleitfaser anliegt, zum Beispiel drei an den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnete Rollenelemente, wobei mindestens eines der Rollenelemente aktiv angetrieben ist. Ein Rollenelement kann im Umfang z.B. zylinderförmig, tonnenförmig oder kegelförmig sein. Alternativ kann anstelle mindestens eines der nicht aktiv rotatorisch angetriebenen Klemmelemente ein nicht rotierendes Klemmelement mit einer Gleitfläche für die Lichtleitfaser eingesetzt werden.
Eine gemischte Translations- und Rotationsbewegung relativ zwischen zwei Klemmelementen der Klemmeinrichtung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Lichtleitfaser einerseits an mindestens einem drehbar gelagerten Rollenelement und andererseits an mindestens einem relativ zu diesem mindestens einen Rollenelement translatorisch bewegten weiteren Klemmelement anliegt. Zusätzlich kann, z.B. bei Einsatz nur eines Rollenelements, ein Klemmelement mit einer Gleitfläche eingesetzt werden. Wird das mindestens eine Rollenelement im Raum stationär gehalten, kann die Lichtleitfaser ihre Rotationslage bei ansonsten unveränderten Raumkoordinaten ändern.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass zur Visualisierung der polarisationserhaltenden Faserelemente und damit zur Detektion der in Bezug auf die Leiterlängsachse gegebenen Rotationslage der Lichtleitfaser Licht in die Lichtleitfaser eingestrahlt wird. Dieses Licht tritt an einer Austrittsfacette der Lichtleitfaser aus, welche zur Feststellung der Rotationslage betrachtet werden kann.
Die Lichteinstrahlung kann zum Beispiel an einem der Austrittsfacette abgewandten offenen Ende der Lichtleitfaser in faseraxialer Richtung in eine Eintrittsfacette oder aber aus seitlicher Richtung erfolgen. Bei seitlicher Einstrahlung kann dies - soweit am Ort der Einstrahlung vorhanden - auch durch einen Fasermantel, einen Kabelmantel oder sonstige Umhüllung hindurch oder direkt in die Fasermatrix oder einen sonstigen Teil der Lichtleitfaser hinein erfolgen, soweit eine hinreichende Transparenz für das eingestrahlte Licht gegeben ist.
Dabei kann es vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Verfahren so auszuführen, dass an einem offenen Ende der Lichtleitfaser, insbesondere an der Austrittsfacette, ein von der Rotationslage der Lichtleitfaser abhängiges, von dem eingestrahlten Licht erzeugtes Lichtmuster mittels einer Detektionseinrichtung detektiert wird. Das Lichtmuster kann aufgrund der Struktur der Lichtleitfaser für seine Rotationslage hinreichend bestimmend sein. Ist die Lichtleitfaser zum Beispiel eine sogenannte PANDA-Faser, bei der in einer Fasermatrix neben einem für die Leitung polarisierter Strahlung vorgesehenen Faserkern zwei Spannungsstäbe vorgesehen sind, die das eingestrahlte Licht ebenfalls leiten, ist an einem offenen Ende der Lichtleitfaser die Lage dieser Spannungsstäbe zu erkennen, sodass die Rotationslage der Lichtleitfaser detektierbar ist. Sollten sich die Spannungsstäbe auch ohne Lichteinstrahlung hinreichend von der Fasermatrix abheben, wäre eine Detektion der Rotationslage auch ohne Lichteinstrahlung möglich. Entsprechendes gilt für andere Strukturen der Lichtleitfaser, wie zum Beispiel für Bow-Tie-Fasern oder Fasern mit elliptisch geformtem Mantel (Oval-Inner-Clad-Faser).
Die Lichteinstrahlung in die Eintrittsfacette kann auch z.B. die Einstrahlung polarisierten Lichts in eine polarisationserhaltende Struktur der Lichtleitfaser sein, wobei zur Prüfung der Rotationslage die Ausrichtung der Polarisation des an der Austrittsseite austretenden Lichtes herangezogen wird, z.B. mit einem Polarimeter als Detektionseinrichtung. Die Prüfung der Rotationslage kann aber auch dadurch erfolgen, dass die Kopplung in eine andere Lichtleitfaser überprüft wird, deren Rotationslage bekannt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass das Licht innerhalb der Klemmeinrichtung und/oder durch mindestens einen Teilbereich der Klemmeinrichtung hindurch in die Lichtleitfaser eingestrahlt wird. Eine Lichtquelle hierfür kann in oder an der Klemmeinrichtung angeordnet oder daran fixiert sein. Hierdurch kann weiter Platz eingespart werden, da die Einstrahlung des Lichtes nicht in Längsrichtung der eingespannten Lichtleitfaser gesehen vor oder hinter der Klemmeinrichtung erfolgen muss. Je nach Anordnung der Lichtquelle kann es erforderlich sein, dass die Klemmeinrichtung zumindest zwischen Lichtquelle und eingeklemmter Lichtleitfaser einen hinreichend transparenten Bereich aufweist.
Die Einstrahlung des Lichts durch mindestens einen Teilbereich der Klemmeinrichtung hindurch kann auch so durchgeführt werden, dass das Licht über mindestens eines der Klemmelemente eingestrahlt wird. Für die Einkopplung des Lichts kann es vorteilhaft sein, wenn die Brechungsindices des betroffenen Klemmelements und des am Klemmelement anliegenden Materials der Faser, z.B. des Fasermantels, einander gleich oder hinreichend ähnlich sind, um eine für die Detektion der Rotationslage ausreichende Einkopplung in die Lichtleitfaser zu erreichen, so z.B. indem Reflexionen im Übergangsbereich möglichst weitgehend vermeiden oder gering gehalten werden. So kann z.B. im Bereich des Eintritts des seitlich in einen Fasermantel aus Acryl eingestrahlten Lichts das betroffene Klemmelement aus dem gleichen Material oder einem hinsichtlich des Brechungsverhaltens ähnlichen Material wie das Material des Teils der Lichtleitfaser, das am Klemmelement anliegt. Bei den Materialien kann es sich z.B. um Acryl oder aus Glas handeln. Die Effizienz der Einkopplung des Lichts aus dem betroffenen Klemmelement in die Lichtleitfaser kann aber auch durch ein Zwischenmaterial, z.B. eine Flüssigkeit oder ein Gel, mit geeignetem Brechungsindex von z.B. 1.45 bis 1.55, erhöht werden, sofern ansonsten ein guter optischer Kontakt problematisch ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass die Lichtleitfaser von einer mit Abstand zur Klemmeinrichtung angeordneten Halteeinrichtung gehalten werden kann. Hierdurch wird die Klemmeinrichtung zum einen von eventuellen Zugkräften zumindest teilweise entlastet. Zum anderen kann die Halteeinrichtung zur Festlegung eines Bezugspunkts für die Rotation der Lichtleitfaser dienen. Hierfür kann die Halteeinrichtung eine Mantelfestlegeeinrichtung sein, die einen die Lichtleitfaser umgebenden Kabelmantel hält, wobei der Kabelmantel eine Rotation der Lichtleitfaser darin erlaubt. Die Halteeinrichtung kann aber auch die vom Kabelmantel befreite Lichtleitfaser halten oder einen fest mit der Lichtleitfaser verbundenen Kabelmantel, der also eine Relativrotation der Lichtleitfaser zum Kabelmantel nicht erlaubt. Die Lagerung kann dabei so lose sein, dass die Lichtleitfaser bzw. der Kabelmantel in der Halteeinrichtung im Falle einer Rotation des in der Klemmeinrichtung geklemmten Stücks der Lichtleitfaser mitrotieren oder auch einer sonstigen Bewegung folgen kann. Da die für eine Korrektur der Rotationslage erforderliche Drehung in der Regel sehr gering ist, z.B. höchstens 90°, ist ein Mitdrehen der Lichtleitfaser bzw. des Kabelmantels in der Halteeinrichtung nicht in jedem Fall erforderlich, so dass auch eine feste Halterung in der Halteeinrichtung möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so ausgeführt werden, dass ein distales Ende der Lichtleitfaser mit der gewünschten Rotationslage in einem Fixierelement fixiert wird. Bei dem Fixierelement kann es sich zum Beispiel um eine Steckereinheit handeln oder um einen Chip, an dem die Lichtleitfaser fixiert wird. Bei dem Fixierelement kann es sich aber auch um eine weitere Lichtleitfaser handeln, zum Beispiel zum Verspleißen mit der ersten Lichtleitfaser.
Für die Verarbeitung kann es sinnvoll sein, das distale Ende der Lichtleitfaser von einer Fasermantelschicht zu befreien, sofern die Verarbeitung lediglich für die Fasermatrix und die darin enthaltenen Elemente erforderlich ist.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so ausgeführt werden, dass die Rotation der Lichtleitfaser mittels der detektierten Rotationslage der Lichtleitfaser gesteuert wird. Diese Maßnahme unterstützt eine vollautomatische Ausrichtung und/oder Positionierung der polarisationserhaltenden Lichtleitfaser.
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren erläutert.
Es zeigt schematisch

1a: einen Lichtwellenleiter mit einer PANDA-Faser,
1b: einen Lichtwellenleiter mit einer Faser mit elliptischem Mantel,
1c: einen Lichtwellenleiter mit einer Bow-Tie-Faser,
2: eine Steckereinheit mit mehreren darin fixierten Fasern,
3: eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4: eine Klemmeinrichtung mit reiner translatorischen Relativbewegungen zwischen Klemmelementen,
5: eine Klemmeinrichtung mit translatorischen und rotatorischen Relativbewegungen zwischen Klemmelementen und
6: eine Klemmeinrichtung mit rein rotatorischen Relativbewegungen zwischen Klemmelementen

1a zeigt im Querschnitt schematisch einen ersten Lichtwellenleiter 1a mit einer Lichtleitfaser 7a mit einem Aufbau vom Typ der sogenannten PANDA-Faser. Die Lichtleitfaser 7a weist eine von einem Fasermantel 5a umgebene Fasermatrix 2a und einen in der Fasermatrix 2a eingebetteten inneren Faserkern 3a auf, der zur Weiterleitung polarisierter Strahlung im Single-Mode vorgesehen ist. Neben dem Faserkern 3a sind in der Fasermatrix 2a zwei mechanische Spannung erzeugende Spannungsstäbe 4a angeordnet. Die mechanische Spannung ist maßgeblich für die polarisationserhaltende Eigenschaft der Lichtleitfaser 7a. Die Lichtleitfaser 7a ist in einem Kabelmantel 6a rotierfähig angeordnet. Die Darstellung ist rein prinzipiell und nicht maßstäblich zu verstehen.
1b zeigt entsprechend zur Darstellung der 1a einen zweiten Lichtwellenleiter 1 b mit einer zweiten Lichtleitfaser 7b mit einem Aufbau vom Typ der sogenannten Oval-Inner-Clad-Faser. Der Aufbau des zweiten Lichtwellenleiters 1b entspricht im Wesentlichen dem des ersten Lichtwellenleiters 1a gemäß 1a, wobei jedoch in der vom Fasermantel 5b umgebenen Fasermatrix 2b keine Spannungsstäbe enthalten sind sondern eine die gewünschte mechanische Spannung erzeugende ovale innere Hülse 4b den Faserkern 3b umgibt. Auch hier umgibt ein Kabelmantel 6b die zweite Lichtleitfaser 7b.
1c zeigt entsprechend zur Darstellung der 1a einen dritten Lichtwellenleiter 1c mit einer dritten Lichtleitfaser 7c mit einem Aufbau vom Typ der sogenannten Bow-Tie-Faser. Der Aufbau des dritten Lichtwellenleiters 1c entspricht im Wesentlichen dem des ersten Lichtwellenleiters 1a gemäß 1a, wobei jedoch in der vom Fasermantel 5c umgebenen Fasermatrix 2c keine runden Spannungsstäbe enthalten sind sondern Spannungsstäbe 4c mit dem Querschnitt eines gleichschenkligen Trapezes. Auch hier umgibt ein Kabelmantel 6c die dritte Lichtleitfaser 7c.
Die vorgenannten Typen von Lichtwellenleitern 1a, 1 b und 1c sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand des Lichtwellenleiters 1a mit der Lichtleitfaser 7a vom Typ der PANDA-Faser dargestellt. Die Ausführungsbeispiele gelten jedoch entsprechend für andere polarisationserhaltende Lichtwellenleitertypen, insbesondere auch für Lichtwellenleitertypen, die dem zweiten Lichtwellenleiter 1b oder dem dritten Lichtwellenleiter 1c entsprechen.
Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist es, wie in 2 gezeigt eine Mehrzahl von Lichtleitfasern 7a, gegebenenfalls vom Fasermantel 5a befreit, in einer Steckereinheit 8 anzuordnen, wobei die Lichtleitfasern 7a in einer definierten Rotationslage in Bezug auf ihre Längsachse fixiert sein müssen, um das polarisierte Licht in der gewünschten Orientierung für eine weitere Verwendung weitergeben zu können. Die Fixierung der Lichtleitfasern 7a in V-förmigen Nuten 9 der Steckereinheit 8 kann mit einem hier nicht dargestellten Klebstoff und zusätzlich oder alternativ mit einem Deckelelement 10 erfolgen. Alternativ zur Fixierung der vom Fasermantel 5a befreiten Lichtleitfasern 7a in den Nuten 9, z.B. mit direktem Kontakt zwischen Fasermatrixwand und Nutwand, ist es möglich, die Lichtleitfasern 7a mit dem Fasermantel 5a in der Steckereinheit 8, z.B. in den Nuten 9 zu fixieren und die Fixierung mit Abstand zum distalen Faserende, das dann wieder vom Fasermantel 5a befreit sein kann, vorzusehen.
Um die Positionierung der Lichtleitfasern 7a in der gewünschten Rotationslage möglichst weitgehend automatisiert erreichen zu können, können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt werden, von der in 3 eine beispielhafte Ausführungsform schematisch dargestellt ist.
Mit einer Mantelfestlegeeinrichtung 11 wird der um die Lichtleitfaser 7a gelegte Kabelmantel 6a fixiert und damit auch die Lage der Lichtleitfaser 7a in orthogonalen Richtungen zur Faserlängsache weitgehend vorbestimmt. Die Lichtleitfaser 7a des Lichtwellenleiters 1a wird an einem distalen Ende, an dem der Lichtwellenleiter 1a vom Kabelmantel 6a befreit ist, von einer Klemmeinrichtung 12 am Fasermantel 5a klemmend gehalten. Die Klemmeinrichtung 12 wird in 4 in einer anderen prinzipiellen Ansicht dargestellt und besteht aus einem im Wesentlichen flachen ersten Klemmelement 13 und einem im Wesentlichen flachen zweiten Klemmelement 14, die an einer Manipulationseinheit 15 angeordnet sind. Um die Lichtleitfasern 7a um ihre Längsachse definiert zu rotieren, wird das zweite Klemmelement 14 relativ zu dem ersten Klemmelement 13 in einer Translationsbewegung, in 3 oder 4 zum Beispiel nach unten oder oben, bewegt. Da die Lichtleitfaser 7a an beiden Klemmelementen 13 und 14 fest anliegt, erhält sie durch die Translationsbewegung eine Rotation um ihre Längsachse. Da ohne weitere Maßnahmen die Lichtleitfaser 7a auf beiden Klemmelementen 13 und 14 mit der Rotationsbewegung gleichzeitig abrollt, wird die Lichtleitfaser 7a auch eine Translationsbewegung in 3 bzw. 4 nach oben oder unten durchführen. Diese Translationsbewegung der Lichtleitfaser 7b kann durch eine entsprechende Translationsbewegung der gesamten Klemmeinrichtung 12 ausgeglichen werden.
Die Rotationslage der Lichtleitfaser 7a wird anhand einer in 3 nur schematisch angedeuteten Detektionseinrichtung 16 festgestellt. Es kann auch vorgesehen werden, gleichzeitig die sonstige Raumlage der Lichtleitfaser 7a mit der Detektionseinrichtung 16 festzustellen. Ein von Detektionseinrichtung 16 erzeugtes und von der Rotationslage und/oder sonstigen Raumlage der Lichtleitfaser 7a abhängiges Signal kann zur Steuerung der Klemmeinrichtung 12, zum Beispiel durch Einsatz elektronischer Datenverarbeitung, dienen. Ist die gewünschte Rotationslage der Lichtleitfaser 7a gegeben, wird die vom Fasermantel 5a befreite Lichtleitfaser 7a, also mit der Fasermatrix 2a in eine der Nuten 9 (siehe 2) der Steckereinheit 8 eingelegt, zum Beispiel mittels einer Bewegung der Klemmeinrichtung 12 oder durch eine gesonderte Bewegung der Steckereinheit 8. Bei Verwendung eines lokal aufgetragenen Klebstoffs zur Fixierung der Lichtleitfaser 7a an der Steckereinheit 8 kann dieser mittels einer UV-Lampe 17 gehärtet werden.
Um die Rotationslage der Lichtleitfaser 7a besser erkennen zu können, kann in die Lichtleitfaser 7a Licht eingestrahlt werden, welches insbesondere durch die Spannungsstäbe 4a (siehe 1) weitergeleitet wird. Die Einstrahlung des Lichtes kann seitlich durch den Fasermantel 5a hindurch mittels einer Lichtquelle 18 erfolgen.
5 zeigt eine zweite Klemmeinrichtungsvariante 19 mit einem ersten Klemmelement 20, einem zweiten Klemmelement 21 und einem dritten Klemmelement 22, wobei das zweite und das dritte Klemmelement 21 bzw. 22 in hier nicht dargestellter Weise drehbar in der Klemmeinrichtungsvariante 19 gelagert sind und z.B. die Form einer Zylinderrolle aufweisen. Wird nun das erste Klemmelement 20 translatorisch, in 5 nach oben oder unten, relativ zu den beiden anderen Klemmelementen 21 und 22 bewegt, vollzieht die zwischen dem ersten Klemmelement 20 einerseits und dem zweiten Klemmelement 21 und dritten Klemmelement 22 andererseits eingeklemmte Lichtleitfaser 7a aufgrund der gegebenen Reibungskräfte eine entsprechende Rotationsbewegung. Aufgrund der drehbar gelagerten zweiten und dritten Klemmelemente 21 bzw. 22 vollzieht die rotierende Lichtleitfaser 7a nun keine Translationsbewegung, solange die Rotationsachsen der zweiten und dritten Klemmelemente 21 und 22 im Raum fixiert bleiben.
6 zeigt schließlich eine dritte Klemmeinrichtungsvariante 23, bei der die Lichtleitfaser 7a zwischen vier in hier nicht dargestellter Weise an der dritten Klemmeinrichtungsvariante 23 drehbar gelagerten Klemmelementen 24, 25, 26 und 27 geklemmt ist. Eines der Klemmelemente, z.B. Klemmelement 24, ist aktiv angetrieben und sorgt so für eine Rotation der Lichtleitfaser 7a, während die weiteren Klemmelemente 25, 26 und 27 mitdrehen und eine verschleißarme Rotation der Lichtleitfaser 7a ermöglichen.
Anstelle der passiven, drehbar gelagerten Klemmelemente oder zusätzlich hierzu sind in den Klemmeinrichtungsvarianten 19 und 23 auch Gleitflächen denkbar, die eine Rotation der Faser 7a ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1a: Lichtwellenleiter
2a: Fasermatrix
3a: Faserkern
4a: Spannungsstab
5a: Fasermantel
6a: Kabelmantel
7a: Lichtleitfaser
1b: Zweiter Lichtwellenleiter
2b: Fasermatrix
3b: Faserkern
4b: Innere Hülse
5b: Fasermantel
6b: Kabelmantel
7b: Zweite Lichtleitfaser
1c: Dritter Lichtwellenleiter
2c: Fasermatrix
3c: Faserkern
4c: Spannungsstab
5c: Fasermantel
6c: Kabelmantel
7c: Dritte Lichtleitfaser
8: Steckereinheit
9: Nut
10: Deckel
11: Mantelfestlegeeinrichtung
12: Klemmeinrichtung
13: Erstes Klemmelement
14: Zweites Klemmelement
15: Manipulationseinheit
16: Detektionseinrichtung
17: UV-Lampe
18: Lichtquelle
19: Zweite Klemmeinrichtungsvariante
20: Erstes Klemmelement
21: Zweites Klemmelement
22: Drittes Klemmelement
23: Dritte Klemmeinrichtungsvariante
24: Klemmelement, aktiv angetrieben
25: Klemmelement
26: Klemmelement
27: Klemmelement

Claims

Verfahren zur Ausrichtung einer polarisationserhaltenden Lichtleitfaser, bei dem a) die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) mit einer Klemmeinrichtung (12, 19, 23) klemmend gehalten wird, b) eine um die Faserlängsachse gegebene Rotationslage der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) detektiert wird, und c) die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) mittels der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) um die Faserlängsachse rotiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) bewirkt wird, indem mindestens ein an der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) anliegendes Klemmelement (13, 14, 20-22, 24-27) der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) relativ zu mindestens einem weiteren, ebenfalls an der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) anliegenden Klemmelement (13, 14, 20-22, 24-27) derselben Klemmeinrichtung (12, 19, 23) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung eine reine Translationsbewegung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung eine reine Rotationsbewegung oder eine gemischte Translations- und Rotationsbewegung ist und mindestens eines der an der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) anliegenden Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) ein in der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) drehbar gelagertes Rollenelement ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion der in Bezug auf die Faserlängsachse gegebenen Rotationslage der Lichtleitfaser Licht in die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) eingestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem offenen Ende der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) ein von der Rotationslage der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) abhängiges, von dem eingestrahlten Licht erzeugtes Lichtmuster detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht innerhalb der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) und/oder durch mindestens einen Teilbereich der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) hindurch in die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) eingestrahlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Rotation ein die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) umgebender, eine Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) darin erlaubender Kabelmantel (6a, 6b, 6c) von einer mit Abstand zur Klemmeinrichtung (12, 19, 23) angeordneten Mantelfestlegeeinrichtung (11) gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein distales Ende der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) mit der gewünschten Rotationslage in einem Fixierelement (8) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) von einer Fasermantelschicht (5a, 5b, 5c) befreit wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) mittels der detektierten Rotationslage der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) gesteuert wird.
Vorrichtung zur automatisierten Ausrichtung einer polarisationserhaltenden Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c), umfassend a) eine Klemmeinrichtung (12, 19, 23) zum klemmenden Greifen der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c), und b) Mittel zur Durchführung einer Rotation der in der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) geklemmten Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) um ihre Faserlängsachse, dadurch gekennzeichnet, dass c) die Klemmeinrichtung (12, 19, 23) mindestens zwei Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) aufweist, wobei die mindestens zwei Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) zur Bewirkung der Klemmung zur Anlage an der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) vorgesehen und für die Durchführung der Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) die mindestens zwei Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) oder mindestens zwei der Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) relativ zueinander bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (12, 19, 23) eingerichtet ist, für die Durchführung der Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) eine reine Translationsbewegung relativ zwischen den mindestens zwei Klemmelementen (13, 14, 20-22, 24-27) oder zwischen mindestens zweien der beteiligten Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (12, 19, 23) eingerichtet ist, für die Durchführung der Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) eine reine Rotationsbewegung oder eine gemischte Rotations- und Translationsbewegung relativ zwischen den mindestens zwei Klemmelementen (13, 14, 20-22, 24-27) oder zwischen mindestens zweien der Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) durchzuführen, wobei mindestens eines der beteiligten Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) ein in der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) drehbar gelagertes Rollenelement ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine Detektionseinrichtung (16) zur Detektion der um die Faserlängsachse gegebenen Rotationslage der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c), und durch Einstrahlungsmittel zur Einstrahlung von Licht in die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) hinein, wobei die Detektionseinrichtung (16) eingerichtet ist, die Rotationslage der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) anhand des eingestrahlten Lichts zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstrahlungsmittel eingerichtet sind, das Licht durch mindestens einen Teilbereich der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) hindurch in die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) hinein einzustrahlen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht durch mindestens eines der Klemmelemente (13, 14, 20-22, 24-27) hindurch in die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) hinein eingestrahlt wird, wobei vorzugsweise die Brechungsindices des betroffenen Klemmelements (13, 14, 20-22, 24-27) und des am betroffenen Klemmelement (13, 14, 20-22, 24-27) anliegenden Materials der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) gleich oder zumindest einander ähnlich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle der Einstrahlungsmittel in oder an der Klemmeinrichtung angeordnet oder fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, gekennzeichnet durch eine von der Klemmeinrichtung (12, 19, 23) beabstandete Halteeinrichtung zum Halten der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c).
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung eine Mantelfestlegeeinrichtung zum Halten eines die Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) umgebenden Kabelmantels (6a, 6b, 6c) ist, wobei der Kabelmantel (6a, 6b, 6c) eine Rotation der Lichtleitfaser (7a, 7b, 7c) um seine Faserlängsachse relativ zum Kabelmantel (6a, 6b, 6c) erlaubt.