DE1900601C - Verfahren zum Herstellen faseroptischer Bündel durch Strangziehen - Google Patents

Description

F i g. 1. F i g. 4 einen weiteren Verfahrensschritt des erfin-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen dungsgemäßen Verfahrens,

faseroptischer Bündel, die aus Fasern mit einem Faser- F i g. 5 einen vergrößerten Schnitt entlang dei

kern und einem einen kleineren Brechungsindex auf- 40 Linie 5-5 von F i g. 4, weisenden Fasermantel bestehen. F i g. 6 eine vergrößerte Teilansicht des unteren

Bei faseroptischen Bündeln dieser Art dient ein Teil Endes des in F i g. 4 gezeigten Stranges, der Fasern dazu, das zur Beleuchtung dienende Licht F i g. 7 ein ^usführungsbeispie! eines erfindungs-

einer Lichtquelle einem Lesebereich zuzuführen, wäh- gemäß hergestellten Faserbündels, rend die anderen Fasern dazu verwendet werden, das 45 F i g. 8 ein weiteres Ausfühnmgabeisp'el eines erfin· reflektierte Licht von dem Lesebereich einem Detektor dungsgemäß hergestellten faseroptischen Bündels, das zuzuleiten. Solche Einrichtungen werden beispielsweise als Reflexionsleser dient,

zum Besichtigen von Flächen benutzt, die geschriebene Fig. 9a, 9b, 9c, 9d Schnitte durch verschiedem

oder gedruckte Zeichen enthalten, um das Auftreten geometrische Anordnungen der Fasern, oder Fehlen dieser Zeichen festzustellen. Gewöhnlich 50 In den F i g. 1, 2 and 3 ist ein faseroptisches Bünde: sind die Fasern eines Bündels an einem Ende so von- gezeigt, das aus wenigstens einer Bildleitfaser 10 unc einander getrennt, daß die Lichtleitfasern der Licht- aus mehreren Lichtleitfasern 12 zusammengesetzt ist quelle zugeordnet sind, während die Bildleitfasern mit Die Fasern 10 und 12 sind jeweils so hergestellt, da£ dem optischen Detektor verbunden sind. Die Trennung eine Faser einen wesentlich größeren Durchmesser ai< der Fasern trägt dazu bei, das Streulicht zu vermindern, 55 die andere Faser hat, so daß die beiden Fasersorter das das optische Signal verfälschen würde. wahlweise auf Grund ihres gegenüber Biegemomentei

Optische Faserbündel werden in vielen verschiedenen unterschiedlichen Widerstandes voneinander getrenni Formen hergestellt. Da die meisten Fasern der faser- werden können. Obwohl die Fasern 10 als Bildleit optischen Leseeinrichtungen von Hand ausgerichtet fasern und die Fasern 12 als Lichtleitfasern bezeichne und positioniert werden, sind die Fasern selbst verhält- 60 wurden, können die Fasern sowohl bei mehrfachen ah nismäßig groß, d. h. in der Größenordnung von 0,2 bis auch bei einfachen Faseranordnungen gegeneinandei 1 mm Durchmesser. Wenn Fasern solcher Durch- vertauscht werden.

messer verwendet werden, müssen die Einrichtungen Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind dii

zum Anordnen und Zusammensetzen der Bildleitfasern Bildleitfasern 10 mit einem optischen Faserkern U in einem bestimmten Abstand zu dem zu lesenden 65 ausgestattet, der mit einem Fasermantel 16 aus einen Material sorgfältig ausgelegt werden, damit sich die Material mit geringcrem Brechungsindex umgeben ist Strahlenpegel der Bildleitfasern überlappen. Dadurch, Der Durchmesser des Faserkerns 10 im Verhältnis zi daß die Enden der Bildleitfasern von dem abzutasten- der Dicke des Fasermantels !6 und das Verhältnis dei

i _2_L· W

llrechungsindizes des Kernes 10 und des Mantels 16 sollten nach den bei faseroptischen Bildübertragern bekannten Gesichtspunkten ausgewählt werden.

Die Fasern 10 können nach dem bekannten Verfahren zum Herstellen von optischen Fasern durch Strang7^;shen hergestellt werden, wobei ein optischer Kern in ein aus dem Mantelmaterial bestehendes Glasrohr eingeführt wird, der Stab und das Rohr wahlweise durch eine Heizzoue abgesenkt werden und eine feine Faser vom unteren Ende der Anordnung an der Heizzone ausgezogen wird.

Die Lichtleitfasern 12 (Fi g. 2) bestehen aus einem Faserkern mit hohem Brechungsindex und einem Fasermantel 20 mit vergleichsweise geringem Breeinzelnen Fasern in Matrixform zusammenhält, yoa den Außenflächen des den Fasermantel 16 bildenden Glases der Faser 10 und von dem den Fasermantel 20 bildenden Glas der Faser 12, so daß sichrer ?n F ι g. 5 gezeigte Querschnitt ergibt, wobei die Lichtleitfasern frei angeordnet sind mit Ausnahme ihrer unteren Enden, wo das säurebeständige Mittel 32 den vorher geformten Strang schützt.

Wenn das Bündel fertiggeätzt ist (Fig. 5 und 6), werden die Lichtleitfasern 12 von den Bildleitfasern 10 auf Grund des unterschiedlichen Biegewiderstandes der feineren Fasern 12 bezüglich der Fasern 10 mit dem größeren Durchmesser (F ig. 7 und 8) voneinander getrennt. Die Fasern mit dem kleineren Durch-

FasermantelZO mit vergleichsweise geringem Bre ander getrennt. Die Fasern mit dem kle chuntsindex. In dem gezeigten Ausführungsbeispiels 15 messer werden von den steiferen Fasern 10 bzw. iw hat > «le Faser 12 einen weiteren Mantel 22 aus einem mit größerem Durchmesser weggebogen._ wenn au, Mantelwerkstoff, der erheblich löslicher als der d F 2 d d

dritter. ,

Fas.'- mantel 20 der Faser 12 öder der F&sermantel 16 der [ aser 10 ist.

\\, ui die erste umschichtete, zusammengesetzte ao Fast· 10 und die zweite umschichtete, zusammen-EeM'/'e Faser Yl hergestellt sind, werden die ausgezot-asern ü einem Bündel (F i g. 2) zusammen-Die einzelnen Fasern des Bündels können 15 bis

die I a
kleiner sind.

,,eise 5 bis 7,5 cm Durchmesser haben, während isern 12 zur Übertragung des Lichts entsprechend Fasern auf diese Weise j, .rennt und abgesondert sind, können sie auf einfache Wf'se gebündelt und an eine Lichtquelle, beispielsweise den Glühdraht 40 in den F i g. 7 und 8, angeschlossen werden, während die Fasern 10,10' zu einem optischen Detektor 42 führen. Wenn die faseroptischen Bündel dazu benutzt werden sollen, die Schrift einer Schreibmaschine zu lesen, die

i^iv- ν,,.,^ν,...^... ^„..„ „^ „„„^_v>o „„„„„., .„ „._o einen T>penabstand von ungefähr 2,5 mm hat, sollte lang sein. Die in der Mitte angeordnete, den 35 der Faserdurchmesser solch einer Einrichtung zum c'er Anordnung bildende Faser 10 kann bei- Lesen dieser Typen nicht größer als der Typenabstand,

vorzugsweise jedoch kleiner sein. Die Bildleitfasern, die zum Lesen von Schreibmaschinenschrift geeignet

"··-· ■ sind, sollten beispielsweise einen Durchmesser von

Das Bündel 24 wird über einer Heizung (F i g. 1) 30 ungefähr 0,09 mm haben. Mit Fasern dieses Durchaufgehängt und langsam durch die Heizzone abgesenkt, ■ messers kann eine gute Trennung und Absonderung

während der zusammengesetzte Faserstrang 28 von ' * "~ "^:— ^*—^K

dem unteren Ende ausgezogen wird. Bei diesem Ziehvorgang werden die äußeren Zylinderflächen des Mantels ί6 der Faser 10 mit dem leicht erodierbaren, löslichen Mantel 22 der Fasern 12 ang? schmolzen, so daß eine Einheit (Fig. 3) gebildet wird, in der die Lichtfasern durch das Strangziehen einen ovalen

Querschnitt erhalten haben. un.₆«.,_Bw..o _o

Wenn dw. fertige Einrichtung eine einzige Bildleit- 40 Einrichtung in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, faser, umgeben von mehreren Lichtleitfasern 12, auf- schnell hin- und herbewegt wird, lassen sich Gemische weisen soll, ist die in F i g. 3 gezeigte Einheit so weit fertiggestellt, daß die Bildleitfasern von den Lichtleitfasen· wahlweise getrennt werden können. Wenn jedoch das zusammengesetzte optische Bündel aus mehreren Bildleitfasern, beispielsweise 10' in Fig. 8, zusammengesetzt werden soll, von denen jede wiederum von mehreren Lichtleitlasern 12' umgeben ist, dar;i werden mehrere Stränge 28 parallel zueinander gestapelt. DaF Bündel wird dann in e«ne entsprechende 50 Flintglas Schmelzform eingebracht, aufgeheizt und gepreßt, so _ , ., .. ι _Γ ... daß es zu einer zusammengesetzten Einheit zusammen- ^Bestandtei1 ' G™«*tsprozent geschmolzen wird. Das Bündel kann auch über einer Heizung 26 aufgehängt werden, so daß ein weiterer zusammengesetzter Faserstrang ausgezogen werden 55 kann, der aus mehreren Bildleitfasern und aus einer Vielzahl von Lichtleitfasern besteht.

Wenn die fertige Einheit eine einzige Bildleitfaser oder eine Vielzahl solcher Bildleitfasern enthält, wird

der zusammengesetzte Strang 28 (Fi g. 1 und 3) auf 60 j

jeden FaU in tin Ätzbad 30 (F i g. 4) eingelegt, nach- Bestandteil | Gewichtsprozent

dem das untere Ende des Stranges mit einem säurebeständigen Mittel 32 überzogen wurde. Das säurebeständige Mittel 32 kann Bienenwachs, Epoxydharz od. dgl. sein, welches im wesentlichen in der für das Ätzbad 30 gewählten Säure unlöslich ist. Während der Strang28 in demÄtzbad 30 ist, entfernt das Ätzmittel 32' das leicht lösliche oder ätzbare Füllmaterial 22, das die

messers Kann emc guic 1 leimung _Ut._u .. „

eniielt werden, wenn die Lichtleitfasern einen Durch messer von ungefähr 0,05 mm haben. Bei solch einer Einrichtung können nach dem Entfernen des die Fasern in Matrixform haltenden, leicht ätzbaren Materials von dem Bündel die Lichtleitfasern mit dem geringeren Durchmesser auf einfache Weise von den großen Fasern auf Grund ihrer unterschiedlichen Biegeeigenschaften getrennt werden. Wenn solch eine

unterschiedlich dicker Fasern tiennen.

Obwohl sich die Faserkerne der Fasern 10 und 12 und ihre zur Lichtabschirmung dienenden Fasermäntel 16 und 20 aus beliebigen in der Faseroptik bekannten Werkstoffen herstellen lassen, ist das folgende Flintglas und das bariumhaltige Flintglas für die Faserkerne 14 und 18 mit hohem Brechungsindex besondeis geeignet:

SiOj Na₂O K₁O PbO 44.9 0,5 8

46,6

Bariumhaltiges Flintglas

SiO₁
Na₁O

KjO

PbO
BaO
ZnO

43,3

0,7

7,5

32,6

10,8

5,1

Für die Fasermäntel 16 und 20 eignet sich folgendes Glas mit kleinerem optischem Brechungsindex:

Bestandteil	Gewichtsprozent
SiOj B1O3 Na1O K1O Al1O,	80,6 13,0 3,3 0,4 2,2

IO

Der Werkstoff 22, der die Faser in Matrixform zusammenhalten soll, d. h. das Glas, das den zweiten Mantel auf beispielsweise den Lichtleitfasern bildet und das leicht ätzbar ist, kann ein Lanthan-Silikatglas sein, v/clches chemisch mit 0,1 η-Salpetersäure geätzt werden kann. Solch ein Lanthan-Silikatglas kann folgende Bestandteile haben: ao

Bestandteil

SiO₄ . Al₂O₃ BaO . B₁O₃.. La₈O₈-

Gewichtsprozent

12 3

48 17 20

Wenn im allgemeinen die Durchmesser der Fasern die getrennt werden sollen, sich um wenigstens 10°/, unterscheiden, können die Fasern auf geeignete Weise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren getreu ni werden. Die einzelnen Anordnungen der Fasern dei Bündel, wie sie in den Ausführungsbeispielen gezeigl sind, können auf verschiedene Weise abgewandell werden. So sind in den F i g. 9 a, 9 b, 9 c und 9d schematische Querschnitte durch vier andere mögliche Anordnungen der dicken und dünnen Fasern gezeigt, die im Rahmen der Erfindung liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

den Material emeiTbestimmten Abstand haben, treten Patentansprüche: Verwindungen in den Faserenden auf, die eine zusatz liche Quelle zur Erzeugung störenden Streulichtes dar-

1. Verfahren zum Herstellen faseroptischer stellen.

Bündel, die aus Fasern mit einem Faserkern und 5 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur . mit einem einen kleineren Brechungsindex aufwei- Herstellung faseroptischer Bündel anzugeben, bei dem senden Fasermantel bestehen, dadurch ge- sich Fasern sehr viel kleineren Durchmessers verwenkennzeichnet, daß Fasern verschiedener den lassen uid in einfacher Weise am Bildende des Durchmesser paraHe! in einem Bündel unter Ver- Bündels ein optimaler Überlappungsbereich erzielt wendung eines Materials, das in einem Ätzbad io werden kann. Dies %viH erfindungsgemäß dadurch erlöslicher ist als das Material der Fasermäntel,- reicht, daß Fasern verschiedener Durchmesser parallel zusammengefaßt werden, dieses Bündel in an sich in einem Bündel unter Verwendung eines Materials, bekannter Weise zu einem Strang ausgezogen wird, das in einem Ätzbad löslicher ist als das Material der wobei durch das lösliche Material die Fasern unter Fasermäntel, zusammengefaßt werden, dieses Bündel Bildung einer Verbindungsschicht zusammenge- 15 in an sich bekannter Weise zu einem Strang ausgezogen schweißt . :rden und diese Verbindungsschicht am wird, wobei durch das löslichere Material die Fasern Endabschnitt des Bündels durch Ätzung entfernt unter Bildung einer Verbindungsschicht zusammenwird, wodurch Bildleitfasern von Lichtleitfasern geschweißt werden und diese Verbindungsschicht am getrennt werden können. Endabschnitt des Bündels durch Atzen entfernt wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 wodurch Bildleitfasern von Lichtleitfasern getrennt zeichnet, daß das Material, uas löslicher als das werden können.

Material der Fasermäntel ist, vor dem Strangziehen Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nur ein

auf den Fasern geringeren Durchmessers als zweiter Minimum an Handarbeit notwendig. Ferner können

Fasermantel aufgebracht wird bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch as gestellten faseroptischen Bündeln die Endfläche einer gekennzeichnet, daß der Durchmesser der einen jeden Bildleitfaser unmittelbar mit den zu lesenden Fasern wenigstens 10% größer als der Duichmesser Zeichen in Berührung stehen, so daß das Verhältnis der anderen Fasern &ewähli jvird. von optischem Signal zu Streulicht verbessert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun Ansprüche, dadurch gekenn; ichnet, daß das lös- 30 an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt liehe Material von dem gesamten Strang nut Aus- F '. g. 1 schematisch das Strangziehen einer zusamnähme eines Endabschnitts entfernt wird. mengesetzten Faser für ein faseroptisches Bündei,

F ι g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

35 F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 von