DE19648025A1

DE19648025A1 - Immersionsflüssigkeiten und -gele für optische Stecker und mechanische Spleiße von Lichtwellenleitern sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19648025A1
Application number: DE1996148025
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Heitmann
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-05-28
Also published as: WO1998022840A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Immersionsflüssigkeit bzw. -gel zur Brechzahl anpassung an die Grenzflächen von Quarzglas für den Einsatz in mechanischen Spleißen und optischen Steckverbindungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Immersions flüssigkeiten und -gele.

Lichtwellenleiter sind am Ein- und Ausgang im allgemeinen durch senkrechte Endflächen abgeschlossen. Die Endfläche einer Faser aus Quarzglas weist in Luft wegen der Brechzahldifferenz eine Reflexion von etwa 3,5% auf, die bei optischer Übertragung einer Rückreflexion von ca. -15 dB entspricht. In optischen Steckverbindungen oder mechanischen Spleißen mit zwei Faser endflächen in Luft werden dadurch unzulässig hohe Durchgangsverluste und störende Reflexionen verursacht. Ein bekanntes Verfahren zur Verringerung der Grenzflächenreflexion besteht in der Verwendung einer Immersionsflüssigkeit bzw. eines Gels mit möglichst gleicher Brechzahl wie die des Kerns der Faserendflächen, die sich in geringem Abstand gegenüberstehen. Eine solche Brechzahlanpassung wird beispielsweise in den mechanischen Spleißen der Firma 3M/USA durchgeführt, die weltweit in großer Stückzahl eingesetzt werden.

Bei der Brechzahlanpassung tritt jedoch folgendes Problem auf: Die Brech zahländerung der Flüssigkeit bzw. des Gels ist bei Temperaturänderungen größer als die von Quarzglas. Da von einem Spleiß bzw. von einer Steck verbindung die Einhaltung der Spezifikation über einen Temperaturbereich von -40°C bis +85°C gefordert wird, dürfen die Brechzahldifferenzen innerhalb dieses Bereichs bestimmte Werte nicht überschreiten.

In der Literaturstelle von Charles M. Mansfield, "Angled mechanical splicing study shows low reflectance" in "Lightwave, The Journal of Fiber Optics", August 1994, wird aufgezeigt, daß für senkrechte Endflächen einer Quarz glasfaser in Immersionsflüssigkeit die Rückreflexion bei 20°C unter -60 dB liegen kann, an den Endpunkten des spezifizierten Temperaturbereichs jedoch auf -40 dB ansteigt.

Ein bekannter Vorschlag zur Verbesserung dieser Werte besteht in der Verwendung von schrägen Faserendflächen. Wenn die Endflächen statt senkrecht zur Faserachse unter einem Winkel von etwa 4° gegen diese Lage angebracht werden, läßt sich die Rückreflexion im gesamten Temperaturbereich auf maximal -60 dB reduzieren, ein Wert, der für optische Nachrichtennetze als ausreichend angesehen wird.

Diese Abschrägung weist jedoch zwei Nachteile auf. Erstens wird ein aufwendiges Faserschneidgerät benötigt, um Faserendflächen unter definierten Schnittwinkel herzustellen. Zweitens weisen mechanische Spleiße mit schrägen Schnittflächen eine erhöhte Durchgangsdämpfung auf. Aus Kostengründen nämlich werden beim Einsetzen der Faserenden in die Spleißhülse die Faserendflächen nicht so gegeneinanderjustiert, daß die Schnittflächen parallel verlaufen. Bei entgegengesetzter Stellung der Schnittwinkel ergibt sich damit eine Erhöhung der Durchgangsdämpfung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Immersionsflüssigkeiten bzw. -gele mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen, die bei Temperaturänderungen nur eine geringe Brechzahländerung aufweisen und bei denen keine Schrägschnitt-Tech nik für Spleiß- bzw. Steckverbindungen erforderlich ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer Immersionsflüssigkeit bzw. einem -gel darin, daß eine Mischung bzw. Mischungen aus Immersionsflüssigkeit bzw. -gel bzw. Immersionsflüssigkeiten bzw. -gelen mit Quarzglaspulver Anwendung findet bzw. finden.

Mit der erfindungsgemäßen Immersionsflüssigkeit bzw. -gel ist der Vorteil ver bunden, daß diese bei Temperaturänderungen nur eine geringe Brechzahl änderung gegenüber dem Lichtwellenleiter bzw. dem Kern des Lichtwellenleiters aufweisen, weshalb keine Schrägschnitt-Techniken für Spleiß- bzw. Steck verbindungen mehr erforderlich sind und deren Nachteile wegfallen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das Quarzglaspulver einen mittleren Korndurchmesser zwischen 0,01 µm und 1 µm auf; für die Immersions flüssigkeit bzw. das -gel kann sowohl reines als auch dotiertes Quarzglaspulver eingesetzt werden. Ebenso kann ein Quarzglaspulver eingesetzt werden, welches mit GeO₂ dotiert ist, wodurch die Brechzahl erhöht wird. Vorzugsweise beträgt der Pulveranteil innerhalb der Mischung 70% bis 95%, insbesondere 90%. Die Flüssigkeit bzw. das Gel und die prozentuale Beimischung des Pulvers werden so ausgewählt, daß die Mischung eine ausreichende Fließfähigkeit bei der geforderten Gesamtbrechzahl aufweist.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Immersionsflüssigkeit bzw. -gel zur Brech zahlanpassung an die Grenzflächen von Quarzglas für den Einsatz in mecha nischen Spleißen und optischen Steckverbindungen von Lichtwellenleitern ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Immersionsflüssigkeit bzw. -gel Quarz glaspulver gemischt wird, welches einen mittleren Korndurchmesser zwischen 0,01 µm und 1 µm aufweist.

Quarzglas wird in großen Mengen in Form feinster Pulver produziert und stellt eine wichtige Komponente in vielen Alltagsprodukten dar (z. B. in Zahnpasta). Beispielsweise werden durch die Firma GELTECH Inc., Florida/USA hochreine Quarzglaspulver verschiedener Körnungen mit einem unteren Durchmesser von 0,5 µm angeboten, wobei auch Pulver mit kleineren Durchmesern erhältlich sind. Sowohl Pulver aus reinem Quarzglas als auch Pulver aus dotierten Quarz glas, z. B. mit GeO₂, mit etwas erhöhter Brechzahl sind erhältlich.

Da der Korndurchmesser des Pulvers, z. B. 0,1 µm, klein gegen die Übertra gungswellenlänge in optischen Netzen ist, die bei 1,2-1,6 µm liegt, und die Wegstrecke im Immersionsmedium nur einige µm beträgt und nur eine mini male Brechzahldifferenz zwischen Flüssigkeit bzw. Gel und Pulver besteht, wer den Zusatzverluste durch Streuung im Immersionsmedium vernachlässigbar gering gehalten.

Die hier vorgeschlagene Mischung bzw. Mischungen aus Quarzglaspulver und Immersionsflüssigkeit bzw. -gel bzw. Immersionsflüssigkeiten bzw. -gelen ergibt bzw. ergeben ein Medium, das zu 90% oder mehr aus dem gleichen Material wie der Kern des Lichtwellenleiters besteht und somit vorteilhaft die Temperaturabhängigkeit der Brechzahldifferenz auf 10% oder weniger reduziert ist. Dadurch kann sichergestellt werden, daß bei mechanischen Spleißen bzw. optischen Steckern innerhalb des geforderten Temperatureinsatzbereichs eine Rückreflexion von mindestens -60 dB eingehalten werden kann.

Ein Gemisch aus Immersionsflüssigkeit bzw. -gel bzw. Immersionsflüssigkeiten bzw. -gelen mit Quarzglaspulver wird erfindungsgemäß zur Brechzahlan passung an die Grenzflächen von Quarzglas für den Einsatz in mechanischen Spleißen und optischen Steckverbindungen von Lichtwellenleitern verwendet.

Claims

1. Immersionsflüssigkeit bzw. -gel zur Brechzahlanpassung an die Grenzflächen von Quarzglas für den Einsatz in mechanischen Spleißen und optischen Steckverbindungen von Lichtwellenleitern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung bzw. Mischungen aus Immersionsflüssigkeit bzw. -gel bzw. Immersionsflüssigkeiten bzw. -gelen mit Quarzglaspulver Anwendung findet bzw. finden.

2. Immersionsflüssigkeit bzw. -gel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglaspulver einen mittleren Korndurchmesser zwischen 0,01 µm und 1 µm aufweist.

3. Immersionsflüssigkeit bzw. -gel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl reines als auch dotiertes Quarzglaspulver eingesetzt ist.

4. Immersionsflüssigkeit bzw. -gel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglaspulver mit GeO₂ dotiert ist.

5. Immersionsflüssigkeit bzw. -gel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulveranteil innerhalb der Mischung 70% bis 95%, vorzugsweise 90%, beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung einer Immersionsflüssigkeit bzw. -gel zur Brechzahlanpassung an die Grenzflächen von Quarzglas für den Einsatz in mechanischen Spleißen und optischen Steckverbindungen von Lichtwellen leitern, dadurch gekennzeichnet, daß in die Immersionsflüssigkeit bzw. -gel Quarzglaspulver gemischt wird, welches einen mittleren Korndurchmesser zwischen 0,01 µm und 1 µm aufweist.

7. Verwendung eines Gemisches aus Immersionsflüssigkeit bzw. -gel bzw. Immersionsflüssigkeiten bzw. -gelen mit Quarzglaspulver zur Brechzahl anpassung an die Grenzflächen von Quarzglas für den Einsatz in mechanischen Spleißen und optischen Steckverbindungen von Lichtwellenleitern.