DE2163999A1 - Lichtelektrische Umwandlungsvorrichtung mit einer optischen Faser und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Lichtelektrische Umwandlungsvorrichtung mit einer optischen Faser und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

PATENTANWÄLTE
DR. E. WIEGAND DiPL-ING. W. NIEMANN 2163999
DR. AlKOHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
MÜNCHEN HAMBURG
TELEFON: 395314 2000 H AM B U RG 50, 'β· 12.
TELEGRAMME=KARPATENT · KDNIGSTRASSE 28
W.4-O84V71 12/bl
Fuji Photo Film Co.t Ltd. Ashigara-Kamigun, Kanagawa (Japan)
Lichtelektrische Umwandlungsvorrichtung mit einer optischen Faser und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung bezieht sich auf optische Fasern und insbesondere auf eine optische Faser, die eine Lichtübertragung und eine Umwandlung von Licht in Elektrizität ermöglicht, d.h. auf eine eine lichtelektrische Umwandlung bewirkende optische Faser sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
In der Faksimiletechnik wird üblicherweise ein Faserband verwendet, das aus parallel nebeneinander angeordneten optischen Fasern besteht und an seinem Ein^ariKsende linearen Querschnitt und an seinem Aust-T'\thsBTidθ lcre^ sFöpinnETßn ΟοθτώοΙίϊίίt"h Yifii",. nnd eine lichtelektrische Umwandlungseinrichtung wird unter Zwischenfügung eines lichtübertragenden Teils gegenüber dem kreisförmigen Austrittsonde angeordnet. Um ein über ,jG-de optische Faser übertragenes Lichtsignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln, ist es somit notwendig, daß der lichtübertragende Teil das kreisförmige Austrittsende abtastet. Hierbei ist es jedoch nicht möglich, die übor alle optischen Fasern übertragenen Lichtsignale ir·; in elektrische Ausgangssignale umzuwandeln.
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In einer Kopiermaschine ist es nicht notwendig, daß Bildsignale aufeinanderfolgend gesendet werden, beispielsweise bei Lichtpunktabtastung, wohingegen es allgemein bevorzugt wird, daß ein Bild auf einem Aufzeichnungsmedium gleichzeitig in zwei Dimensionen erzeugt wird, d.h., daß in zwei Dimensionen gleichzeitig aufgezeichnet wird, beispielsweise bei Kontaktverviel— fältigung oder gleichzeitig in einer Dimension erzeugt wird, d»h., daß gleichzeitig in einer Dimension aufgezeichnet wird, beispielsweise bei Schlitzbildabtastung.
Ein solches System zur gleichzeitigen eindimensionalen oder zweidimensionalen Aufzeichnung ermöglicht das Aufzeichnen oder Kopieren mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit bei Verwendung einer verhältnismäßig einfachen Vorrichtung.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Faser, die sowohl eine Lichtübertragung als auch eine lichtelektrische Umwandlung ermöglicht, d.h. eine eine lichtelektrische Umwandlung bewirkende optische Faser zu schaffen. Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine optische Faservorrichtung mit einer Mehrzahl von optischen Fasern zu schaffen, bei welcher die in allen Fasern übertragenen Lichtsignale gleichzeitig in elektrische Signale umgewandelt werden» Ein noch anderer Zweck der Erfindung besteht darin * eine optische Fasern verv/endende Vorrichtung zu schaffen, die vorzugsweise für gleichzeitiges eindimensionales Aufzeichnen geeignet ist, beispielsweise in einer Kopiermaschine. Ein noch anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer eine lichtelektrische Umwandlung bewirkenden optischen Faser zu schaffen.
Um die oben genannten Zwecke zu erreichen, ist gemäß der Erfindung ein lichtelektrisches Element einheitlich in einer optischen Faser vorgesehen. Gemäß der
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Erfindung weist eine eine lichtelektrische Umwandlung bewirkende optische Faser einen aufgerauhten Oberflächen— teil einer optischen Faser und ein lichtelektrisches Element auf, welches auf dem aufgerauhten Oberflächen— teil gebildet ist. Eine solche Vorrichtung kann gemäß der Erfindung dadurch hergestellt v/erden, daß ein licht— elektrisches Element auf einem Abdruck (replica) einer optischen Faser gebildet wird, eine optische Faser, die einen aufgerauhten Oberflächenteil aufweist, mit dem Abdruck in Berührung gebracht wird, und das lichtelektrische Element auf den aufgerauhten Oberflächenteil der optischen Faser fest anhaftend übertragen wird.
Eine optische Fasern verwendende lichtelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist für gleichzeitiges eindimensionales Aufzeichnen in einer Kopiermaschine oder dgl. geeignet und wirksam. Das heißt, wenn das oben beschriebene Faserband beispielsweise aus eine lichtelektrische Umwandlung bewirkenden optischen Fasern gemäß der Erfindung gebildet ist, eine eindimensionale gleichzeitige Umwandlung von Lichtsignalen in elektrische Signale möglich ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene
Längsquerschnittsansicht des Hauptteils einer eine lichtelektrische Umwandlung bewirkenden optischen Faser gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Hauptteiles eines Faserbandes, welches aus optischen Fasern zur lichtelektrischen Umwandlung hergestellt ist, um das Herstellungsverfahren zu erläutern. Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Seitenansicht eines notwendigen Teiles zum Erläutern des Verfahrens der Erzeugung des Abdrucks (replica).
Fig. 4 ist eine schaubildliche Ansicht des Abdrucks,
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auf dem das lichtelektrische Element gebildet wird.
In Fig. 1 ist eine eine lichtelektrische Umwandlung bewirkende optische Faser gemäß der Erfindung dargestellt. An der Umfangsflache eines Teiles einer optischen Faser 1 ist ein aufgerauhter Oberflächenteil 2 gebildet, und ein lichtelektrisches Element, welches einen elektrisch-leitenden Teil 3 und einen lichtleitenden Teil 4 aufweist, ist an einem Teil oder an der gesamten Umfangsflache gebildet und befestigt. Der elektrisch-leitende Teil 3 ist aus Metall gebildet, und der lichfcleitende Teil 4 ist aus lichtleitendem Material, beispielsweise CdSe, CdS oder dgl., gebildet.
Bei der eine lichtelektrische Umwandlung bewirkenden optischen Faser gemäß vorstehender Beschreibung geht das in Richtung des in Fig«. 1 eingezeichneten Pfeils einfallende Licht durch den aufgerauhten Oberflächenteil 2 hindurch und wird von diesem zerstreut, so daß das Licht auf das lichtelektrische Element, .welches aus dem elektrisch-leitenden Teil 3 und dem lichtleitenden Teil 4 besteht, auftrifft und in elektrische Signale umgewandelt wird.
Das einfächste Verfahren zur Herstellung der eine lichtelektrische Umwandlung bewirkenden optischen Faser gemäß der Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Auf die Umfangsfläche, d.h. die Außenseite eines Teiles einer Glasfaser wird ein Schleifmittel oder Fluorwasserstoffsäure aufgesprüht, um eine rauhe Fläche zu bilden. Danach wird das lichtleitende Material in einer Vakuumkammer aufgedampft, und elektrisch-leitendes Material wird auf beide Kantenteile des lichtleitenden Materials mit teilweiser Überlappung aufgedampft. Beispielsweise wird ein aufgerauhter Oberflächenteil über eine Länge Von etwa 2 mm einer Glasfaser eines Durchmessers von 500/^ dadurch gebildet, daß ein Schleifmittel
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aus einer feinen Düse auf die Außenwand der Faser gesprüht wird« Nach der im Vakuum erfolgenden Aufdämpfung von CdSe in einer Dicke von etwa Λ/χ auf den aufgerauhten Oberflächeriteil erfolgt eine Wärmebehandlung während 3o min in Luft einer Temperatur von 450° G. Danach wird der etwa 1 mm breite mittlere Teil der CdSe-Schicht mit Metall maskiert, und dann wird Gold auf ihre beiden Endteile aufgedampft. Die auf diese V/eise erhaltene, eine lichtelektrische Umwandlung bewirkende optische Faser besitzt einen Widerstand von etwa 10 Ohm unter einer Beleuchtung von 500 Lux und einen Dunkelwiderstand von etwa 10 Ohm, was bedeutet, daß sie genügend Photostrom für die elektrischen AusgangsKignale liefert»
Nachstehend wird ein anderes neuartiges Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser mit lichtelektrischem Umvandlungsteil gemäß der Erfindung boschrieben, wobei auf das Verfahren zum Herstellen des oben genannten Faserbandes, welches beispielsweise zur Faksimileauf zeichnung verwendet wird, als Beispiel Bezug genommen wird.
Wie in "Mg. 2 und 3 dargestellt, wird eine Glasfaser 8, die mit einem elektrisch-leitenden Überzug versehen ist, wie sie in der japanischen veröffentlichten Fatuntannieluuiig 18958/G8 beschrieben itsL, um einen Zylinder 7» auf den langsam trocknendes Klebmittel 6 in dünner Schicht aufgestrichen ist, herumgewickelt und an dem Zylinder leicht festgehalten. Danach wird ein Abdruck (replica) der Glasfaser 8 mittels des Abdruckformungsverfahrens hergestellt, welches als Verfahren zum Schaffon des Subjekts für ein Elektronenmikroskop bekannt ist. Das heißt, thermoplastisches Harz 10 für die Bildung des Abdrucks wird auf eine Heizplatte 9 aufgebracht und der mit der Glasfaser 8 bewickelte Zylinder 7 wird auf dem Harz angeordnet. Die zusammengesetzte Teile
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werden 5 Minuten bei etwa 90 C erhitzt, und gleichzeitig wird, auf den Zylinder 7 ein Abwärts druck von etv/a 500 g/cm ausgeübt. Danach werden die Teile, während sie in diesem Zustand gehalten werden, während etwa 30 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt, so daß der Abdruck 11 erhalten wird, wie er in Fig. 4 dargestellt ist.
Auf den Abdruck 11 wird lichtleitendes Material (CdSe) 12 in einer Dicke von eta 1 u, aufgedampft, wonach auf beiden Seiten des lichtleitenden Materials 12 eine Goldelektrode 13 niedergeschlagen wird. Jede Nut, d.h. jeder Abdruck 11 der Glasfaser 8 wird von der
^ nächsten Nut elektrisch isoliert, indem die Zwischenteile 5 zwischen den Nuten, d.h. zwischen den Abdrucken 11, abgeschliffen werden, εο daß eine Reihe lichtelektrischer Umwandlungselemente gebildet wird.
Andererseits wird der elektrisch-leitende Überzug auf dem Umfangsteil der Glasfaser 8, an dem der Abdruck abgenommen ist, auf eine Länge von etwa 1 mm entfernt, indem Fluorwasserstoffsäure aufgesprüht wird, so daß dieser Teil der aufgerauhte Oberflächenteil wird. Dann wird die Glasfaser mit dem aufgerauhten Oberflächenteil wieder an dem vorgenannten Abdruck 11 festgelegt, in welchem das lichtelektrische Umwandlungselement gebildet ist. Danach wird, wie in Fig. 2 dargestellt, weiches Harz
W auf den anderen Teil der Glasfaser 8 aufgestrichen,, um eine Tragschicht 14 zu bilden. Weiterhin wird, falls erforderlich, ein Versteifungsstück 15 auf dem Kantenteil befestigt, der mittels eines Abtastkopfes abgetastet werden soll. Danach werden die Glasfasern 8 entlang der Linie A-A' gemäß Fig. 2 durchgeschnitten und von dem Zylinder 7 abgenommen, und auf diese wfeise wird ein Band aus eine lichtelektrische Umwandlung bewirkenden optischen Fasern erhalten.
Es kann willkürlich bestimmt werden, wo der Abdruck an der um den Zylinder 7 gewickelten Glasfaser 8 abgenommen wird.
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Wenn die optische Faser zur lichtelektrischen Umwandlung dadurch gebildet wird, daß eine Glasfaser 8 verwendet wird, die zuvor über ihre gesamte Länge mit einem elektrisch-leitenden Überzug versehen ist, wie es bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist,'ist es möglich und auch vorteilhaft, den elektrisch-leitenden Überzug als Anschluß und auch als Leiter für das lichtleitende Element zu verwenden.
Das oben beschriebene Verfahren zum Herstellen einer lichtleitenden optischen Faser, welches das Bilden eines Abdrucks einer Glasfaser, das erneute Festlegen des Abdrucks, der das lichtleitende Element trägt, das Aufrauhen der Oberfläche desjenigen Teiles der Glasfaser, von dem der Abdruck genommen ist, und das erneute Festlegen des das lichtleitende Element tragenden Abdrucks an dem aufgerauhten Oberflächenteil umfaßt, ist nicht nur nützlich zum Herstellen eines Faserbandes, sondern auch anwendbar auf die Herstellung einer einzelnen optischen Faser mit lichtelektrischem Umwandlungsteil.
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Claims (6)

  1. — 8 —
    Pat ent ansprüche
    Lichtelektrische Umwandlungsvorrichtung mit einer'optischen Faser und einem lichtelektrischen Um— wandlungselement, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Faser (1) einen aufgerauhten Umfangsflachenteil (2) aufweist, an welchem das lichtelektrische Umwandlungselement (3, 4) gebildet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch-leitender Überzug auf der optischen Faser mit Ausnahme ihres aufgerauhten Umfangs- Jk flächenteils (2) gebildet ist.
  3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtelektrische Umwandlungselement einen lichtleitenden Teil (4) und einen elektrisch-leitenden Teil (3) aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß der lichtleitende Teil (4) auf den aufgerauhten Oberflächenteil (2) der Faser aufgedampft ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch-leitende Teil (3) auf die Endkanten des lichtleitenden Teiles (4) und die Außenfläche der optischen Faser aufgebracht, beispielsweise niedergeschlagen oder aufgedampft, ist.
    ™
  6. 6. Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser
    mit lichtelektrischem Umwandlungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß von einer optischen Faser ein Abdruck abgenommen wird, auf dem Abdruck ein lichtelektrisches Umwandlungselement gebildet wird, und daß eine optische Faser, die einen aufgerauhten Umfangsflachenteil hat, mit dem Abdruck derart in Berührung begracht wird, daß das lichtelektrische Umwandlungselement auf den aufgerauhten Umfangsflachenteil übertragen und an diesem befestigt wird.
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    7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Faser verwendet wird, die über ihre ganze Länge mit einem elektrisch-leitenden Überzug versehen ist, und daß der aufgerauhte Umfangs— flächenteil nach teilweisem Entfernen des elektrischleitenden Überzugs gebildet wird.
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