DE102021103450B4

DE102021103450B4 - Verfahren zum Teilen eines Glaskörpers

Info

Publication number: DE102021103450B4
Application number: DE102021103450.7A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-02-15
Filing date: 2021-02-15
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2041-02-16
Also published as: DE102021103450A1

Abstract

Verfahren zum Teilen eines Glaskörpers (3), der von einem Mantel (4) umgeben ist, wobei der Glaskörper (3) nach beiden Seiten unter Zugspannung (5,6) gesetzt wird dadurch gekennzeichnet, dass- die Einheit aus Glaskörper (3) und Mantel (4) während der Beaufschlagung mit einem Laserstrahl (2) gedreht,- mit dem Laserstrahl (2) ein Mantelring (7) aus dem Mantel (4) herausgenommen- und in dem Glaskörper (3) mit einem Laserstrahl (2) eine Kerbe (8) erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Teilen eines Glaskörpers, der von einem Mantel umgeben ist, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
Für Lasersysteme ist eine geeignete Vorbereitung bzw. Behandlung von Stirnflächen von Fasern, welche das Laserlicht leiten, von entscheidender Bedeutung. Bekannt ist das Polieren oder aber auch das kontrollierte Brechen der Fasern, welches als Cleaving (Spaltung) bezeichnet wird. Dabei ist grosses Augenmerk auf folgende Faktoren zu richten:

- Optimaler Cleavewinkel
- Vermeidung von Oberflächenunebenheiten
- Vermeidung von Rissen
- Vermeidung grosser Glassplitter

So ist aus der DE 41 36 558 C1 ein Verfahren zum Trennen einer optischen Wellenleiterfaser bekannt, wobei eine gegen Ausweichbewegung stabilisierte Faser unter Zugspannung gesetzt und an ihrem Umfang angeritzt wird, so dass sich der auf diese Weise gebildete Mikrosprung diametral unter Bildung einer Trennfläche ausbreitet.
Die DE 101 64 579 C1 betrifft ein Verfahren zum Trennen von Lichtleitfasern mittels CO2-Laserstrahlung. Der dort beschriebene Trennprozess erfolgt unabhängig von der konkreten Beschaffenheit der zu trennenden Einzelfaser oder des Faserverbunds durch ein dem jeweiligen Material angepasstes spezielles Impulsregime, mittels dem auf eine für die Faser extrem schonende Art und Weise Puls für Puls kleinste Werkstoffvolumina entlang einer Linie so lange in einem „sägeähnlichen“ Prozess abgetragen werden, bis die vollständige Trennung erreicht ist. D.h., der gesamte Trennschnitt setzt sich aus einer Vielzahl von Einzeltrennschnitten zusammen.
Die US 2019/0227235 A1 zeigt ebenfalls ein Verfahren zum Spalten einer optischen Faser durch einen CO2-Laserstrahl. Der Laserstrahl soll die optische Faser beaufschlagen und einen Krater erzeugen, der sich nach innen in die optische Faser erstreckt. Eine Mehrzahl dieser Krater können ringförmig um die optische Faser erzeugt werden und so die Spaltung begünstigen.
In der US 2017/0285266 A1 ist eine Vorrichtung zum Spalten einer optischen Faser gezeigt, die einen optischen Schaden aufweist. Dabei wird auf dem Glaskörper ein Spot mit einer optischen Spitzenbestrahlungsstärke aufgebracht, welche die optische Schadensschwellenbestrahlung übersteigt, damit ein Mikroriss in der optischen Schadenszone innerhalb des Faserabschnitts erzeugt wird. In der allgemeinen Beschreibung wird darauf hingewiesen, dass die Faser einen Faserkern umfasst, der von einer Beschichtung umfangen ist. Ferner kann die optische Faser einen Schutzmantel aufweisen, der üblicherweise vor der Bestrahlung mit dem Laserstrahl abgenommen wird.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der o.g. Art aufzuzeigen, mit dem eine Faser mit einem Glaskörper auf einfache Art und Weise so sauber getrennt wird, dass die verbleibenden Stirnflächen keine Nachbearbeitung mehr benötigen.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemässe Verfahren der Mantel auf sehr schnelle und saubere Art und Weise im Bereich der zu erzeugenden Kerbe entfernt, wobei das Material im Bereich eines Mantelringes verdampft wird.
Vor allem ist dieses Verfahren vorgesehen bei einem Glaskörper mit einem metallischen Mantel, jedoch ist es auch anwendbar auf Mäntel aus einem anderen Werkstoff, auch aus Polymer. Durch das Verfahren wird ein Umfangsring des Glaskörpers freigelegt, so dass jetzt nur noch eine minimal kleine Kerbe ausreicht, um den unter Zugspannung stehenden Glaskörper zu trennen. Das Entfernen des Mantels erfolgt, indem der Mantel mit dem Laserstrahl beaufschlagt und gedreht wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Mantel ringförmig entfernt wird. Das Drehen kann sowohl mit dem Laserstrahl um den Mantel, als auch mit dem Mantel gegenüber dem Laserstrahl folgen.
Das Resultat des vorliegenden erfindungsgemässen Verfahrens sind sehr saubere und glatte sowie akkurate, ebene Stirnflächen des Glaskörpers, so dass Licht, welches in diesen Glaskörper eingekoppelt wird, nicht durch die Stirnfläche abgemildert oder ausgelenkt wird.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen länglichen Gegenstand 1, der von einem Laserstrahl 2 beaufschlagt wird. Dieser längliche Gegenstand 1 besteht aus einem Glaskörper 3, der von einem Mantel 4 umgeben ist. Dabei wird der Gegenstand 1 oder ggf. auch nur der Glaskörper 3 unter Zugspannung nach beiden Längsrichtungen gesetzt, was durch die Pfeile 5 und 6 angedeutet ist.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Der längliche Gegenstand 1 soll in zwei Teile aufgeteilt werden, wobei dies unter Erzeugung von qualitativ hochwertigen Stirnflächen der beiden Teile geschehen soll. Dazu wird der Gegenstand 1 in eine entsprechende, geeignete Vorrichtung eingespannt und unter Zugspannung nach den beiden Richtungen 5 und 6 gesetzt. Des Weiteren wird der Gegenstand 1 von dem Laserstrahl 2 beaufschlagt, so dass das Material des Mantels 4 in einem bestimmten Bereich 7 verdampfen kann. Wird gleichzeitig der Gegenstand 1 gedreht, so wird das Material des Mantels 4 als Mantelring 7 verdampft.
Sobald der Glaskörper 3 in dem Bereich 7 freigelegt ist, erzeugt der Laserstrahl 2 eine kleine Kerbe 8, die ausreicht, damit in den Glaskörper 3 ein Cleave (Spaltung) induziert wird, die dazu führt, dass der Glaskörper 3 sich genau entlang der gestrichelt angedeuteten gestrichelten Linie 9 trennt.
Bezugszeichenliste

1: Gegenstand
2: Laserstrahl
3: Glaskörper
4: Mantel
5: Zugspannung
6: Zugspannung
7: Mantelring
8: Kerbe
9: Bruchlinie

Claims

Verfahren zum Teilen eines Glaskörpers (3), der von einem Mantel (4) umgeben ist, wobei der Glaskörper (3) nach beiden Seiten unter Zugspannung (5,6) gesetzt wird dadurch gekennzeichnet, dass - die Einheit aus Glaskörper (3) und Mantel (4) während der Beaufschlagung mit einem Laserstrahl (2) gedreht, - mit dem Laserstrahl (2) ein Mantelring (7) aus dem Mantel (4) herausgenommen - und in dem Glaskörper (3) mit einem Laserstrahl (2) eine Kerbe (8) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Mantel (4) um einen metallischen Mantel handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (4) aus einem Polymer, Silikon oder Acrylat besteht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelring (7) durch Verdampfen des Metallwerkstoffs erzeugt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (8) nur auf einem Bruchteil des Umfangs des Glaskörpers (3) erzeugt wird.