DE2126338B2 - Verfahren zum Herstellen eines Faserbündels aus optischen Glasfasern und nach dem Verfahren hergestelltes Faserbündel - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Faserbündels aus optischen Glasfasern und nach dem Verfahren hergestelltes Faserbündel

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Faserbündels aus optischen Glasfasern, bei dem eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Glasfasern, deren Kern mit einem Glas kleineren Brechungsindexes umkleidet ist, zu einem Bündel ausgezogen wird.
Der relevante Stand der Technik wird durch d<e DE-OS 19 00 601 wiedergegeben, nach der ein säureauslaugbares Glas als zweite Umkleidung die optische Umkleidung jeder Faser umgibt, wobei in der üblichen Weise die optische Umkleidung einen kleineren Brechungsindex als das Glas der Faser aufweist. Es hat sich nun gezeigt, daß bei diesem Stand der Technik das anschließende Ziehen der Bündel derartig doppelt umkleideter Fasern dazu führt, daß Spalte zwischen den Fasern praktisch nicht vorliegen, so daß das Auslaugen bezüglich der Fasern ausschließlich radial erfolgen muß. Dies führt zu verlängerten Ätzzeiten und dem Ausbilden kegelförmiger, nicht geätzter Teile benachbart zu den Übergangszonen zwischen den eingebetteten und nicht abgedeckten Abschnitten der fiberoptischen Leitung. Die kegelförmigen Teile heben die Wirkung einer Schwächung der fertigen Leitung.
Bei herkömmlichen bildübertragenden Leitungen führt ein Kernglas, das relativ zu der Umkleidung hart ist, zu einer besseren Qualität. Dies liegt teilweise daran, daß eingeschlossene Luft und Gase dazu neigen, Bläschen zu bilden die ϊϊΐ c!h5 weichere Niäteris! d. h. die Umkleidung hineinwachsen. Dies ergibt einen geringeren Lichtverlust und somit bessere Fleckenqualität als dies der Fall sein würde, aufgrund «ines Hineinwachsens in das Material des Faserkerns. In dem Fall, wo umkleidete Fasern eng benachbart in Umfangsrichtang in einem Seite-an-Seite Verhältnis verbunden sind, wird jedoch eine in die weichere Umkleidung einer Faser hineinwachsende Blase die Umkleidung einer benachbarten Faser in den Kern der benachbarten Faser drücken. Unter Ausbilden einer Unregelmäßigkeit in der Grenzfläche zwischen Kernumkleidung der benachbarten Faser ergibt sich, daß diese Faser und die Leitung als Ganzes beide verschlechterte lichtleitende Eigenschaften besitzen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß eine verbesserte Bildqualität erzielt wird aufgrund einer Verringerung von Fehlstellen zwischen den Fasern und deren Umkleidung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede auszuziehende Faser mit mehreren Stegen aus auslaugbarem Glas in Längsrichtung verschmolzen wird und nach dem Ausziehen zum Bündel das auslaugbare Glas herausgelöst wird. Weitere erfindungsgemäße Merkmale bezüglich des Verfahrens und des erfindungsgemäßen Bündels ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Wie weiter unten dargelegt, gelingt es erfindungsgemäß Unregelmäßigkeiten in Form von Lufteinschlüssen und Deformationen der Fasern und deren Umkleidungen zu vermeiden, wodurch eine stark verbesserte Bildqualität resultiert
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Querschnittsansicht einer mit Stegen umkleideten optischen Faser;
F i g. 2 eine Querschnittsansicht einer Anordnung von Fasern mit Stegen, wobei die relative Lageanordnung der Fasern zur Ausbildung der faseroptischen Leitung wiedergegeben ist;
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer Faser mit Stegen der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Art;
F i g. 4 eine stark vergrößerte längsseitige Ansicht im Querschnitt einer optischen Faser, wobei ein Fehler in der Umkleidung der Faser vorliegt und die Wirkung des Fehlers auf einen durch dieselbe hindurchgehenden Lichtstrahl wiedergegeben wird;
F i g. 5 eine stark vergrößerte längsseitige Ansicht im Querschnitt einer optischen Faser, wobei die Wirkung eines Fehlers gezeigt ist, der sich in den Kern einer umkleideten Faser erstreckt;
F i g. 6 eine stark vergrößerte längsseitige Ansicht im Querschnitt eines Paares nebeneinander angeordneter Fasern, wobei die Wirkung eines Fehlers auf eine Faser gezeigt ist, der in die andere Faser hineindrückt und der Grund für den Lichtverlust aufgezeigt ist, der an der Fehlerstelle vorliegt.
Nach der in der F i g. 1 wiedergegebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist eine Faser 1 eine Umkleidung 2 und mit der Umkleidung verschmolzenen säurelösliche Glasstege la, löund Ic auf. Der Zweck der Umkleidung besteht darin, daß eine im Inneren reflektierende Zwischenfläche längs der Faser 1 ausgebildet wird, wodurch die Faser gegenüber Licht aufgrund der totalen inneren Reflektion leitfähig wird. Eine Mehrzahl derartiger miteinander verbundener
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werden kann, licht längs eines unregelmäßigen Laufweges zu leiten. Um ein vernünftiges Lichtmuster (d.h. eine optische Abbildung des Gegenstandes) an dem Auslaßende einer derartigen Leitung' zu erhalten, müssen die Fasern an den Austrittstnden der Leitung das gleiche relative geometrische Verhältnis zueinander wie die Fasern an dem Eintrittsende des Bündels besitzen.
Bündel aus umkleideten Fasern, die erhitzt und auf verringerte Größen heruntergezogen werden müssen ι ο und für die Verwendung als ein flexibles Fiberskop vorgesehen sind, müssen zwischen den Fasern ein Material aufweisen, das anschließend aus den zwischengeordneten Teilen der Länge der heruntergezogenen Anordnung entfernt werden kann, um so eine Durchbiegung zu ermöglichen. Allgemein wird säurelösliches Glas angewandt, und erfindungsgemäß wird das säurelösliche Glas als Stege auf das Äußere der Umkleidung jeder Faser aufgebracht Nach dem Herunterziehen wird das abgekühlte Bündel mit seinen geschützten Enden in ein Säurebad eingetaucht, so daß die Säure das säurelösliche Glas weglaugt.
Bisher führte das Anwenden eines vollständigen Überzuges des säurelöslichen Glases um die Faserumkleidungen herum zu einem Einschließen von Luft und/oder dem Ausbilden von Gasen zwischen den Fibergläsern, wodurch sich eine Neigung zur Ausbildung von Luftblasen in dem Bündel ergab. Die Wirkung derartiger Luftblasen auf die Umkleidete Faser ist in den Fig.4 bis 6 wiedergegeben. Da die Blasen dazu jo neigen sich in dem weicheren der Materialien des Faserkerns und der Umkleidung auszubilden, ist es bevorzugt, daß die Faserumkleidungen aus weicheren Gläsern als die Kerne hergestellt werden, um so eine bessere Qualität zu erhalten. In dieser Hinsicht ergibt sich anhand der Fig.4, daß ein Lichtstrahl 20, der normalerweise durch totale Innenreflektion durch den Faserkern 21 fortgeleitet würde, durch eine Blase 24 in der Umkleidung 22 praktisch nicht beeinflußt wird, da die sich ergebende Grenzfläche Luft/Kernglas praktisch das Äquivalent der Grenzfläche Umkleidung 22/Kern 21 ist. Somit ergibt sich aufgrund des Vorliegens eines sehr erheblichen Raums zwischen den Fasern eines Bündels, in den Anteile der durch Luft- und Gasblasen ausgedehnten Umkleidungen eindringen können, daß keine Beeinflussung benachbarter Fasern in erfolgt, so daß eine verbesserte Bildübertragung erzielt wird.
Die sich in den Faserkernen bildenden Blasen führen jedoch zu einer erheblichen Verringerung der Lichtdurchlässigkeit durch die Fasern und/oder Bündel so derselben. Wie anhand der Fig.5 gezeigt, führt eine Blase 34, die in den Kern 30 einer Faser mit einer Umkleidung 32 gewachsen ist dazu, daß ein aut die Blase 34 auftreffender Lichtstrahl 36 aus dessen normalem Weg abgelenkt wird und als Streulicht verlorengeht. In denjenigen Fällen, wo eine Blase 46 die Umkleidung einer Faser 40 in die Umkleidung 43 der benachbarten Faser 41, sie die Fig.6, drückt, bildet das deformierte Teil der Umkleidung 43 eine unregelmäßige Oberfläche an der Grenzfläche Kern/Umkleidung der oberen Faser, wodurch sich eine nachteilige Beeinflussung der lichtleitenden Eigenschaften der Faser 41 in ähnlicher Weise zu der Wirkung des Lichtverlustes in der Faser 30, siehe F i g. 5, ergibt. In diesem Zusammenhang würde ein von der Oberfläche 47 reflektierter Lichtstrahl 48 dazu neigen, als Streulicht verlorenzugehen.
Erfindungsgemäß werden die Schwierigkeiten der
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in einem Abstandsverhältnis angeordnet werden und es ergibt sich auch eine verbesserte Säureauslaugung des gezogenen Faserbündels.
Bei Durchführung der Erfindung werden einzelne Faserkerne mit einer optischen Umkleidung versehen, und es werden säureauslaugbare Stäbe an der äußeren Oberfläche der Umkleidung angeschmolzen. Ein Kern 3 aus einem Material mit hohem Brechungsindex, siehe die F i g. 1 und 3, wird mit einer optischen Umkleidung 2 aus einem Material mit geringerem Brechungsindex umkleidet und weiterhin werden längsseitige Stege la, 16 und Ic mit dieser Umkleidung in gleichem Abstandsverhältnis um die Faser herum verschmolzen. Die Fasern werden sodann unter Ausbilden einer Anordnung 5, wie in der Fig.2 gezeigt, gebündelt, wobei Luft die Zwischenhohlräume füllt Diese Anordnung wird erhitzt und heruntergezogen, wodurch mit einer weichen Umkleidung die Blasen, die sich ggfs. an den Grenzflächen Kern/Umkleidung bilden, lediglich die entsprechenden Umkleidungen in die mit Luft gefüllten Zwischenräume drücken. Somit wird eine Blase in der Umkleidung einer Faser nicht zu einer Vertiefung in dem Kern einer benachbarten Faser führen. Somit ergibt sich bezüglich der in der Fig.2 gezeigten Anordnung nach dem Erhitzen und Herunterziehen ein überlegenes, auslaugbares Mehrfaserbündel, das in einigen Fällen ein Mehrfachfaserbündel sein kann, wenn man sich dazu entscheidet Fasern anzuwenden, die als solche jeweils eine verschmolzene Anordnung aus einer Mehrzahl einzeln umkleideter Faserelemente darstellen. Mehrfachfasern als solche sind auf dem einschlägigen Gebiet allgemein bekannt
Das säurelösliche Glas muß sodann aus dem Zwischenteil des heruntergezogenen Bündels entfernt werden unter Ausbilden einer flexiblen Lichtleitung. Somit werden gegenüberliegende Enden des heruntergezogenen Bündels eingebettet unter Einschließen und Aufrechterhalten des geometrischen Musters der einzelnen Faserenden der Lichtleitung. Das Einbetten füllt die Lufträume zwischen den Fasern, bevor das Auslaugen durchgeführt wird. Wenn eine Epoxy-Kunstharz-Einbettmasse angewandt wird, wird die Lichtleitung ausreichend erwärmt, um ein Hereinfließen des Epoxykunststoffes in die Lufträume zu ermöglichen, und sodann wird das gesamte Ende der Lichtleitung mit dem Epoxykunststoff bedeckt. Hierdurch wird ein Ätzen der äußersten Auslaugbaren Glasstäbe und auch innerer Teile derselben verhindert was ansonsten aufgrund von Kapillarwirkung zu einem Auslaugen führen könnte. Nach dem Auslaugen können weiterhin diese Enden der Lichtleitung poliert werden, ohne daß die Poliermasse in die Räume zwischen den Fasern eintritt.
Nach Aufbringen des Epoxykunststoffes, Wachs oder anderen säurefesten Materials auf die Enden der Lichtleitung erfolgt ein Auslaugen vermittels Eintauchen in Säure. Unter Anwenden eines säurelöslichen Glases Tür die Stäbe 1, la und \b(siehe F i g. 1 -3), daß aus etwa 45% B2O3, etwa 45% BaO und etwa 8 oder 10% La2Oj besteht, kann das Auslaugen mit Salzsäure erfolgen.
Es wurde gefunden, daß ein derartiges Auslaugen da?" neigt, radial und nicht so sehr axial bei Verfahren nach dem Stand der Technik zu verlaufen, wodurch ein Kegel aus faserverbindendem Glas benachbart zu den eingebetteten Enden der Bündel verbleibt. Dieser zu einem Schwächen der Bündel führende Effekt wird erfindungsgemäß vermieden, wonach das Auslaugen
cnkon /4on
radial erfolgt. Weiterhin wird die Auslaugungszeit wesentlich in der erfindungsgemäßen Weise verringert. Die säureauslaugbaren Stäbe sind hier mit einem rechtwinkligen Querschnitt gezeigt, dieselben können jedoch auch kreisförmig sein oder jede beliebige andere Querschnittsform besitzen. Auch die Anzahl der Stäbe ist eine Sache der Wahl, solange deren entsprechende Fasern im Abstandsverhältnis zueinander gehalten werden. Unter bestimmen Bedingungen können auch Fasern angewandt werden, die verschmolzen zwei säurelösliche Stäbe an der Umkleidung aufweisen, jedoch führt das Anwenden von drei oder mehr Stäben, übii lerweise nicht mehr als sechs, zu der wirksamsten Anordnung für die erfindungsgemäße Verarbeitung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Faserbündels aus optischen Glasfasern, bei dem eine Vielzahl nebeneinander angeordnete Glasfasern, deren Kerne mit einem Glas kleineren Brechungsindexes umkleidet sind, zu einem Bündel ausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede auszuziehende Faser mit mehreren Stegen aus auslaugbarem Glas in Längsrichtung verschmolzen wird und nach dem Ausziehen zum Bündel das auslaugbare Glas herausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Glasstäbe pro Glasfaser angewandtwerden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Oberführen des gezogenen Bündels in ein flexibles Bündel die beiden Enden mit säurefestem Material abgedeckt werden und die freiliegenden Stege in Säure ausgelaugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Bündels unmittelbar vor dem Umkleiden erhitzt werden, so daß das Einbettmaterial in die Räume zwischen den umkleideten Faserkernen des Bündels eintreten kann.
5. Bündel aus lichtübertragenden Fasern zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Faser mehrere im gleichen Abstandsverhältnis längsseitig an der äußeren Oberfläche verschmolzene Stege (la. M \b,\c) aufweist
6. Bündel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (la, ib, Xc) rechtwinkligen Querschnitt besitzen.
7. Bündel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- 3S net, daß pro Faser (1) drei im gleichen Abstandsverhältnis vorliegende Stege (la, Xb, Xc) vorliegen.
DE2126338A 1970-07-02 1971-05-24 Verfahren zum Herstellen eines Faserbündels aus optischen Glasfasern und nach dem Verfahren hergestelltes Faserbündel Expired DE2126338C3 (de)

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