DE1302435B - - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zürn Her- von den Spindeln in ihrer seitlichen Lage gegeneinstellen von lichtleitenden Bändern und Bündeln aus ander geordnet werden, so daß ein aus nebenein-Iichtleitenden Fasern. Unter einem lichtleitenden anderliegenden, parallelen lichtleitenden Fasern beBand ist dabei ein Band zu verstehen, das aus einer stehendes Band entsteht, daß zur Bildung eines einzelnen Lage parallel nebeneinanderliegender licht- 5 Bündels dieses Band lagenweise gefaltet oder auf eine leitender Fasern besteht, während bei einem nach bzw. über mehrere Trommeln gewickelt wird und die dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Lagen gegeneinander fixiert werden und daß nach lichtleitenden Bündel mehrere Bänder lagenweise Erreichen der gewünschten Anzahl von Lagen diese übereinander angeordnet sind. Derartige Bänder und durchgetrennt und die Enden optisch bearbeitet Bündel weisen die Eigenart auf, daß Licht, welches io werden.

an einem Ende eintritt, am anderen Ende austritt, Das Fixieren der einzelnen Fasern bzw. Lagen an-

auch wenn das Band bzw. Bündel nicht gerade ver- einander kann einerseits durch Kleben oder Kitten

läuft, sondern beliebig gekrümmt ist, so daß die Mög- erfolgen, andererseits ist es möglich, Fasern zu ver-

lichkeit besteht, Licht an Stellen zu bringen, die direk- wenden, die mit einem thermoplastischen Kunststoff

ten Lichtquellen nicht zugänglich sind. 15 umgeben sind, der unter der Einwirkung von Hitze

Die industriellen Anwendungsmöglichkeiten sind erweicht, so daß die Fasern durch Verschweißen mit-

sehr vielfältig und seien hier nur beispielsweise an- einander verbunden werden.

gedeutet. In der einfachsten Form können die Bänder Die Verklebung bzw. Verschweißung der Fasern

oder Bündel für die Fortleitung von Licht zum kann durchgehend über die ganze Länge des Bandes

Zwecke der Beleuchtung verwendet werden, etwa in 20 oder Bündels, aber auch nur zonenweise abwechselnd

der Medizin zur Beleuchtung von Körperhöhlungen. mit nichtfixierten Zonen erfolgen. Hierdurch wird

Lichtleitende Bündel finden ferner Anwendung als eine bessere Biegsamkeit des Bandes oder Bündels

Lichtverzögerungselemente in der Elektronik und in erzielt.

der linearen Optik. Außerdem besteht die Möglichkeit Zur Bildung von Verschlüsselungselementen, die

der verschlüsselten oder unverschlüsselten Bildüber- 25 insbesondere in der Bildübertragung verwendet wer-

tragung. den, können die Fasern bzw. Lagen eines Bündels an

Es ist bekannt, lichtleitende Bänder und Bündel der Schnittstelle aus der ursprünglich gegebenen

dadurch herzustellen, daß eine lichtleitende Faser auf Ordnung gebracht werden.

einen Zylinder aufgewickelt wird und an einer be- Schließlich ist es durch das erfindungsgemäße Verstimmten Stelle die neben- und gegebenenfalls über- 30 fahren möglich, ein Band herzustellen, das quer zur einanderliegenden Lagen der Faser fixiert werden, Längsrichtung verformbar ist. Auf diese Weise z. B. durch Klebstoff oder Kitt, worauf an dieser können leuchtende Schriftzeichen oder andere Figu-Stelle eine Trennung der Lagen erfolgt (USA.-Patent- ren erzeugt werden, deren Lichtquelle sich an anderer schrift 3 033 731). Auf diese Weise erhält man zwar Stelle befindet. Hierfür findet sich Anwendung im Faserbänder oder -bündel, deren einzelne Fasern an 35 Reklame- und Schaustellwesen (verformbare Lichtden Enden die gleiche Ordnung aufweisen, jedoch ist schrift), in der Industrie der Anzeigeinstrumente die Länge des Bandes oder Bündels durch den Um- (Leuchtzahlen und -skalen) und in der Schmuckfang des Zylinders begrenzt, der sich nicht beliebig Industrie (besondere Licht- und Farbeffekte),
groß ausbilden läßt. Die Herstellung eines beliebig Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der langen Bandes oder Bündels ist daher nach diesem 40 Zeichnung näher erläutert. Es zeigt in schematischer Verfahren nicht möglich. Bei einem weiteren Ver- Darstellung

fahren (französische Patentschrift 1288 040) werden F i g. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen des belie-

Glasstäbe reihenweise übereinandergelegt, wobei big langen lichtleitenden Bandes,

einige hundert Stäbe mit einem Durchmesser von F i g. 2 eine Vorrichtung zur weiteren Bearbeitung

mehreren Millimetern zur Verarbeitung kommen. Die 45 des mit der Maschine nach F i g. 1 hergestellten licht-

so gestapelten Stäbe werden in einem Ofen abschnitts- leitenden Bandes,

weise erhitzt und durch Zug an einem Ende des F i g. 3 eine Vorrichtung zur Herstellung eines

Stapels gestreckt, wobei sich der Durchmesser bis zu beliebig langen kohärenten lichtleitenden Bündels aus

einem Hundertstel des ursprünglichen Durchmessers einem ausreichend langen lichtleitenden Band,

verringert. Dieses Verfahren ist nicht geeignet, Glas- 50 F i g. 4 ein mit der Vorrichtung gemäß F i g. 3 her-

faserbündel mit großer Faserzahl (z. B. mehrere gestelltes Bündel,

Millionen) herzustellen, ferner erfordert es eine hohe F i g. 5 bis 8 einfache Anwendungen des licht-

und genau einzuhaltende Arbeitstemperatur. leitenden Bandes, wobei dies einfach gebogen oder

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es mög- geknickt wird,

lieh, lichtleitende Bänder und Bündel in jeder belie- 55 F i g. 9 und 10 Vorrichtungen zur Herstellung einer

bigen Länge herzustellen, wobei den Bändern bei der Bandspule,

Herstellung beliebige Querschnittsformen gegeben F i g. 11 eine mit den Vorrichtungen der F i g. 9

werden können. Das Verfahren besitzt ferner den oder 10 hergestellte Bandspule, die beliebig lang sein

Vorteil, daß es billiger arbeitet als das bekannte Ver- kann,

fahren. 60 Zunächst wird das Verfahren zur Herstellung eines

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge- beliebig langen lichtleitenden Bandes besprochen, das

kennzeichnet, daß der Anfang einer Anzahl beliebig aus nebeneinanderliegenden lichtleitenden Fasern belanger, ungeordnet vorliegender oder einzeln auf steht. Die erforderliche Faseranzahl wird durch das

Spindeln aufgewickelter lichtleitender Fasern neben- Verhältnis der Breite zur Dicke des Bandes bestimmt

einanderliegend parallel geordnet und in dieser Lage 65 und beträgt oft mehrere tausend. Die Fasern, die fixiert wird, daß von diesem Anfang ausgehend die üblicherweise einen Durchmesser von etwa 00,5 mm

Fasern auf ihrer übrigen Länge fortschreitend durch haben, müssen so lang sein wie das herzustellende

Rütteln und Kämmen bzw. durch Zusammenlaufen Band. Um ein Band zu bilden, müssen die Fasern

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nun parallel zueinander und nebeneinander in einer ten, wenn das Band mit der Spindelmethode her-Schicht angeordnet werden. Der Anfang des Bandes gestellt wird. Falls es mit der Bündelmethode herwird gebildet, indem die ersten Dezimeter der Fasern gestellt wird, wird das inkohärente Faserbündel 1 im auf einer Platte parallel zueinander angeordnet Gehäuse 8 während des Aufwickeins des Bandes gewerden; dabei brauchen sie sich nicht zu berühren. 5 rüttelt und gekämmt. Die Platte 3 und die Trommel 7 Sodann rückt eine Vorrichtung die Fasern auf den sind einfachheitshalber mit geradlinigem Profil geersten Zentimetern nebeneinander, in welcher Stel- zeichnet, obwohl dies auch beliebig gekrümmt sein lung sie mechanisch oder mit einem Kitt fixiert kann.

werden. In diesem Zeitpunkt ist praktisch ein Band F i g. 2 zeigt, wie ein beliebig langes lichtleitendes von einigen Zentimetern Länge hergestellt worden. io Band weiter verarbeitet werden kann, falls es nicht Die daran anschließenden ersten Dezimeter liegen mit der Vorrichtung 4 in F i g. 1 schon auf der gandabei lose nebeneinander, während die übrige Länge zen Länge gekittet wurde. Damit die durch die gedes Bandes noch keine bestimmte Struktur hat. Die ordnet nebeneinanderliegenden Fasern gegebene beschriebenen Schritte werden nun automatisch auf Bandstruktur erhalten bleibt, müssen die Fasern ander ganzen Länge der Fasern während des Zuges des 15 einandergeklebt oder gekittet werden. Im oberen Teil Bandes durch die Vorrichtung wiederholt. Dies ist geschieht dies beispielsweise durch die Klebeinrichleicht möglich, da die ersten Zentimeter des Bandes tungen 11, die die Fasern entweder durchgehend, wie schon fixiert sind. bei 10 angedeutet, nebeneinander befestigen oder

Um die Fasern auf der übrigen Länge des Bandes durch entsprechende Steuerung, wie bei 9, nur stücklose, aber geordnet nebeneinander anzuordnen, sind 2° weise Klebungen anbringen. Sofern die Fasern mit prinzipiell zwei Methoden möglich. Die erste, die einem thermoplastischen Kunststoff umhüllt sind, Spindelmethode, besteht darin, daß jede Faser für werden die Klebeinrichtungen als Heißluftgebläse sich in einem getrennten Arbeitsgang auf eine eigene ausgebildet. Im unteren Teil der F i g. 2 durchläuft Spindel aufgewickelt wird. Während des Aufbaus und das Band eine Vorrichtung 12, in welcher Plättchen Zuges des Bandes werden alle Spindeln dann syn- 25 13 auf das Band geklebt werden. In der Vorrichtung chron gedreht, damit die Fasern mechanisch nicht zu 14 wird das Band getrocknet, um anschließend zu sehr beansprucht werden, sonst würden einige Fasern anderen Verarbeitungsmaschinen, wie z. B. Biege-, brechen und die Qualität des Bandes sich dabei ver- Knick-, FaIt- oder Schnittmaschinen weiterzulaufen, mindern. Die Spindeln werden in einem gewissen Ab- Es werden nun zunächst Anwendungsbeispiele aufstand von der Platte etwa parallel zueinander ge- 30 gezeigt, bei denen lichtleitende Bänder verwendet richtet, und die Fasern laufen konzentrisch zur Platte werden. F i g. 5 bis 8 zeigen lichtleitende Bandteile hin, wo die Bildung der Bandstruktur erfolgt. Hierbei 18,22,24,25,26, die aus einem beliebig langen lichtist die Ordnung der Fasern praktisch schon in der leitenden Band abgeschnitten und in geeigneten Fas-Anordnung der Spindeln vorhanden, jedoch zunächst sungen 19,20,21, 23,27,28,29 einmontiert wurden, dreidimensional. Im Laufe der Annäherung an die 35 Diese Bänder können aber auch zu komplizierteren Platte wird die Ordnung zweidimensional, so daß Profilen gekrümmt werden, etwa in Form von Schriftallmählich die Bandstruktur entsteht. Die zweite Me- zeichen, welche in der Publizistik, der Fototechnik thode, die Bündelmethode, besteht darin, alle not- und der Meßindustrie Anwendung finden können, wendigen Fasern in einem inkohärenten Faserbündel Das Profil kann steif oder auch so biegsam sein, daß zu fassen, d. h. in einem Bündel, bei welchem die Fa- 40 die Krümmung beliebig geändert werden kann. Unsern sich beliebig in der Länge überkreuzen. Die gekrümmte lichtleitende Bänder sehr großer Länge ersten Dezimeter werden, wie bei der Spindel- können in jeder Wohnung eingesetzt werden, etwa methode, in einem ersten Arbeitsgang lose neben- zur Erzeugung von besonderen Lichteffekten oder einander geordnet. Der übrige Teil des Bündels hängt zur seitlichen Beleuchtung von Bildern und Gemäldabei unterhalb der obengenannten Platte. Er wird 45 den. Sie können auch in der neuesten Entwicklungsin einem zweiten Arbeitsgang gerüttelt und gekämmt, richtung der Optoelektronik zur Herstellung einer um die Fasern unter der Wirkung ihres Gewichtes neuen Art von Lichtverzögerungselementen Anwenparallel zueinander anzuordnen, bis nach einer be- dung finden. In diesem Fall wird das Band aufgerollt; stimmten Zeit die Ordnung der Fasern in der un- das Licht durchläuft die ganze Länge des Bandes und mittelbaren Nähe der Platte geschaffen ist und die 50 wird dabei verzögert (die Lichtwellen brauchen etwa obengenannte Rück- und Kittvorrichtung in Gang ge- 4 · 10~⁸ Sekunden, um ein 10 Meter langes Band zu setzt werden kann, wobei das Band stückweise oder durchlaufen). Das Lichtverzögerungselement hat ein kontinuierlich geformt und gezogen wird. Die Bün- Volumen von nur einigen Kubikzentimetern und delmethode ist langsamer als die Spindelmethode; kann daher leicht in optoelektronischen Schaltungen ihre Anwendung ist aber vorzuziehen, wenn ein Band 55 eingebaut werden, auch in Serien bzw. parallel mit hergestellt werden soll, welches nicht zu lang ist ähnlichen Elementen.

(etwa kurzer als 10 m) und welches aus sehr vielen Im folgenden wird das von der Herstellung licht-

Fasern besteht (mehrere hunderttausend). leitender Bänder ausgehende und weiterführende Ver-

F i g. 1 veranschaulicht den Vorgang des Ordnens fahren zur Herstellung lichtleitender Bündel erläuder Fasern zu einem Band. Die ersten Zentimeter 2 60 tert. Bei den Bündeln ist zu unterscheiden zwischen des Bandes sind auf der Trommel 7 mit der Klemme 6 solchen, bei denen die Fasern sich in der Länge nieeingeklemmt oder an der Kittstelle 5 eingekittet. Zwi- mais kreuzen, und den verschlüsselnden Bündeln, sehen der Rückvorrichtung 4 und der Trommel 7 Die kohärenten lichtleitenden Bündel haben sehr besind die Fasern fest nebeneinander angeordnet. Zwi- grenzte Länge, da sie auf einem Zylinder beschränkschen der Vorrichtung 4 und der linken Kante der 65 ten Durchmessers aus einer einzelnen lichtleitenden Platte 3 liegen sie geordnet nebeneinander und links Faser hergestellt werden und der Zylinder aus techdavon bis zum Gehäuse 8 liegen sie lose nebenein- nischen und wirtschaftlichen Gründen nicht beliebig ander. Im Gehäuse 8 sind die Faserspindeln enthal- groß sein kann. Verschlüsselnde Bündel werden aus

Paaren kohärenter lichtleitender Bündel gebildet und können daher ebenfalls nicht beliebig lang gemacht werden. Sehr lange kohärente lichtleitende Bündel können aber aus einem lichtleitenden Band hergestellt werden, indem man beliebige Längen eines Bandes übereinanderfaltet oder wickelt.

Gemäß F i g. 3 wird das lichtleitende Band 16 in der Länge so oft gefaltet, bis der gewünschte Querschnitt des kohärenten Bündels erreicht ist. Das Ende 15 und das entgegengesetzte Ende werden anschließend in Fassungen einmontiert, wie sie in F i g. 5 bis 8 gezeigt sind, und optisch bearbeitet. In ähnlicher Weise erfolgt die Bildung des Bündels gemäß Fig.4, jedoch wird hier das lichtleitende Band an den in Längsrichtung verlaufenden Linien 17 gefaltet. Nach Fig. 9 und ]0 wird das beliebig lange kohärente lichtleitende Bündel mit Hilfe eines Trommelverfahrens gebildet, welches jedoch mit dem bekannten Trommelverfahren nichts gemeinsam hat, da bei diesem eine einzige Faser aufgewickelt wird und nicht ao ein schon angefertigtes lichtleitendes Band. Bei der Vorrichtung nach F i g. 9 kommt das lichtleitende Band aus dem Behälter 30 und wird auf die Trommel 32 aufgewickelt. Durch die Klebeeinrichtung 11 werden klebende Zonen 31 oder auch eine durchgehende Klebstoffschicht aufgebracht, durch die die einzelnen Lagen aneinander fixiert werden. Wenn die gewünschte Wicklungszahl erreicht ist, wird das in Form eines Ringes vorliegende Bündel parallel zur Wickelachse aufgeschnitten und nach Entfernen des Flansches 33 von der Trommel genommen. Da das Band seine Struktur schon vor der Aufwicklung besitzt, kann es auch gemäß F i g. 10 auf zwei oder mehrere Trommeln 36 ohne Risiko für die Qualität des anzufertigenden kohärenten Bündels aufgewikkelt werden und dadurch beliebig lang gemacht werden, da der Abstand zwischen den Trommeln 36 beliebig lang sein kann. Zu Beginn des Wickeins wird der Bandanfang an dem Riemen 34 befestigt, z. B. durch Klemmen 35. Die Wicklung kann auch in einem Winkel zur Trommelachse erfolgen, wenn aus einem schmalen Band ein Bündel hergestellt werden soll, das breiter ist als das Band selbst. Nach Abschluß der Bandwicklung wird in jedem Fall die Bandspule von der Trommel 32 oder dem Trommelsystem 36 entfernt. Fig. 11 zeigt die Form der Bandspule. Die Zonen 37 sind die aufeinandergeklebten Kittstellen. Um ein beliebig langes kohärentes lichtleitendes Bündel zu erhalten, wird die Spule an der Stelle ^4 durchschnitten. Falls ein verschlüsselndes Element gewünscht wird, wird die Spule links an der Stelle A und rechts an der Stelle B geschnitten und die nicht zusammengekitteten Bänder des Endes B in geplante Unordnung gebracht. In den bekannten verschlüsselnden Elementen werden die einzelncn Glasfasern in Unordnung gebracht, was in den meisten Fällen nicht mehr reproduzierbar ist. Mit dem hier gezeigten Verfahren können dagegen mehrere gleiche verschlüsselnde Elemente verhältnismäßig einfach hergestellt werden, wodurch ein wesentlicher Fortschritt zur Lösung des Hauptproblems der Verschlüsselungstechnik gegeben ist. Falls ein verschlüsselndes Paar erwünscht ist, wird die Spule an der Stelle A geschnitten und eine Zone zwischen den Enden A in beliebige oder geplante Unordnung gebracht, versteift und durchgeschnitten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von lichtleitenden Bändern und Bündeln aus lichtleitenden Fasern, die nebeneinander und gegebenenfalls auch übereinander angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang einer Anzahl beliebig langer, ungeordnet vorliegender oder einzeln auf Spindeln aufgewickelter lichtleitender Fasern nebeneinanderliegend parallel geordnet und in dieser Lage fixiert wird, daß von diesem Anfang ausgehend die Fasern auf ihrer übrigen Länge fortschreitend durch Rütteln und Kämmen bzw. durch Zusammenlaufen von den Spindeln in ihrer seitlichen Lage gegeneinander geordnet werden, so daß ein aus nebeneinanderliegenden, parallelen, lichtleitenden Fasern bestehendes Band entsteht, daß zur Bildung eines Bündels dieses Band lagenweise gefaltet oder auf eine bzw. über mehrere Trommeln gewickelt wird und die Lagen gegeneinander fixiert werden und daß nach Erreichen der gewünschten Anzahl von Lagen diese durchgetrennt und die Enden optisch bearbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Fasern bzw. Lagen aneinander durch Kleben bzw. Kitten erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung durch Erhitzen eines die einzelnen Fasern umgebenden schmelzbaren Kunststoffes erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung zonenweise abwechselnd mit nichtfixierten Zonen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Verschlüsselungselementen die Fasern bzw. Lagen eines Bündels an der Schnittstelle aus der ursprünglich gegebenen Ordnung gebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang des Bandes quer zur Längsrichtung von der Geraden abweichend verformt bzw. gekrümmt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen