DE2422841A1 - Koppelanordnung zur verbindung von nachrichtenuebertragungsleitungen - Google Patents

Description

LICENTIA
Patent-Verwaltungs-GmbH 6000 Frankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm (Donau), 9.5.1974-PT-UL/Bs/rß TJL 7V7O

"Koppelanordnung zur Verbindung von ITachrichtenübertragungsleitungen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Koppelanordnung zur Verbindung von Nachrichtenübertragungsleitungen, insbesondere von aus Kern- und Mantelbereich bestehenden dielektrischen "Wellenleitern, die als Übertragungsleitung in optischen Nachrichtenübertragungssystemen eingesetzt werden.

Wegen ihrer großen Übertragungskapazität eignen sich für diesen Anwendungszweck insbesondere aus Glas hergestellte Wellenleiter, die aus einem Kern- und aus einem Mantelbereich

509846/0648

mit voneinander abweichendem Brechungsindex bestehen. Bei sogenannten Monomode-Lichtleitfasern liegt der Durchmesser des Kernbereichs in der Größenordnung der Wellenlänge des übertragenen Lichtes, während der Durchmesser des Kantelbereichs ein Vielfaches davon betragen kann. An Kopplungsstellen zwischen zwei derartigen Lichtwellenleitern ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Justiergenauigkeit, weil bereits geringe seitliche Versetzungen der eigentlich lichtführenden Kerne von Bruchteilen eines Mikrometers die Koppeldämpfung wesentlich erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Koppelanordnung für die eingangs genannten Uachrichtenübertragungsleitungen anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, besonders vorteilhafte Verfahren zur preisgünstigen Herstellung derartiger Koppelanordnungen anzugeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß in einer Koppelanordnung zur Verbindung von Fachrichtenübertragungsleitungen, insbesondere von aus Kern- und Mantelbereich bestehenden dielektrischen Lichtwellenleitern, einer der im Bereich der Koppelanordnung gegenüberstehenden Lichtwellenleiter im Bereich seines Koppelendes im wesentlichen kegelstumpf förmig ausgebildet ist, und daß der zweite der Licht-

5098 4 6/0648 . - 3 -

wellenleiter im Bereich seines Koppelendes mit einer dem Kegelstumpf des ersten Lichtwellenleiters entsprechenden Ausnehmung , versehen ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Lichtwellenleiter im Bereich der Koppelstelle sehr genau aufeinander ausgerichtet werden können, wodurch sich äußerst geringe Übertragungsverluste ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

.In Figur 1 ist .ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Koppelanordnung dargestellt. Mit 10 und 11 sind Endstücke von dielektrischen Wellenleitern bezeichnet, die sich im Bereich der Koppelanordnung einanderkegenüberstehen. Erfindungsgemäß ist das Koppelende des Wellenleiters 10 kegelstumpfförmig ausgebildet. Das kegelstumpfförmig ausgebildete Ende des Lichtleiters 10 greift innerhalb der Koppelanordnung in eine dem Kegelstumpf angepaßte Ausnehmung im Bereich des Koppelendes des Lichtleiters 11 ein. Mit 12 ist ein Kapillarrohr bezeichnet, in das die Enden der Lichtleiter 10 und 11 eingeschoben werden. An die Ausführung dieses Kapillarrohrs werden keine

509846/0648

ORIGINAL INSPECTED

- 4 - UL 7^/70

"besonders hohen Anforderungen gestellt. Der Innendurchmesser des Kapillarrohrs 11 muß nur so groß gewählt werden, daß "beim Einschieben der Lichtleiter 10 und 11 in dieses Kapillarrohr der vorstehende kegelstumpfförmig ausgebildete Ansatz des Lichtleiters 10 von der im Ende des Lichtleiters 11 angeordneten Ausnehmung erfaßt wird. Bei weiterer Annäherung der Lichtleiterenden erfolgt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ihrer Endstücke eine selbsttätige Ausrichtung der eigentlich lichtführenden Kernbereiche. Um Reflektionsverluste innerhalb der Koppelstelle zu reduzieren, kann vor dem Zusammenfügen der Lichtleiterenden ein geeignetes Immersionsöl mit entsprechendem Brechungsindex in die Koppelstelle eingebracht werden. Eine derartige Koppelanordnung kann als lösbare Koppelanordnung ausgebildet werden, indem nur einer der Lichtleiter, beispielsweise der Lichtleiter 11 mit dem Kapillarrohr fest verklebt wird. Der andere Lichtleiter 10 wird ohne Verklebung in das Kapillarrohr 12 eingeführt. Falls erforderlich, kann der Lichtleiter 10 durch eine in Eigur 1 nicht dargestellte Klemmvorrichtung mit dem Kapillarrohr 12 verbunden werden. Eine einfache Auftrennung der Lichtleiterverbindung ist dann möglich. Zur Herstellung einer festen Verbindung können natürlich beide Lichtleiterenden nach Zusammenführung im Bereich der Koppelanordnung mit dem Kapillarrohr fest ver-

~ 5 — 6/0648

- 5 - UL 7V7O

klebt werden. Auch eine direkte Verklebung der Faserstirnflachen (also ohne Kapillarrohr) ist möglich·.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Koppelanordnung besteht darin, daß sie sich auf besonders einfache Weise sehr kostengünstig herstellenjläßt. Einige wesentliche Verfahrensschritte zur Herstellung der Koppelanordnung sind in den Figuren 2, 3 "UJicL A- dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils Teilstücke von Lichtleitfasern, die aus einem Kernbereich 20 und aus einem Kantelbereich 21 bestehen. Ausgegangen wird jeweils von einem Lichtleiter, der durch einfaches Abbrechen im. Verlauf der Bruchstelle eine nahezu jlanparallel verlaufende Oberfläche erhalten hat (Figur 2a, Figur 5a, Figur 4-a). Der Lichtleiter besteht aus einem Kernbereich 20 und aus einem Mantelbereich 21. Kernbereich und Mante!bereich haben einen unterschiedlichen Brechungsindex. Dies wird im allgemeinen durch eine unterschiedliche Zusammensetzung des Lichtleitermaterials im Kern- und Mantelbereich erreicht. Beispielsweise kann der

98 4 6/064

2422847

- 6 - IJL 74/70

Mantelbereich 21 aus reinem Quarzglas "bestehen, während der Kernbereich 20 Quarzglas mit geeigneten Dotierungszusätzen enthält. Das Endteil des Lichtleiters wird einer Ätzlösung ausgesetzt. Durch Auswahl eines geeigneten Ätzmittels kann erreicht werden, daß aufgrund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzung entweder der ManteITdereich 21 des Lichtleiters oder der Kernbereich 20 bevorzugt vom Ätzmittel abgetragen werden. Geeignete, selektiv wirkende Ätzmittel sind aus Herstellungsverfahren der Halbleitertechnik bekannt. Es wurde gefunden, daß nach Eintauchen eines Lichtleiterendes in ein Ätzmittel, das bevorzugt den Mantelbereich 21 angreift, ein kegelstumpfförmiger Ansatz 22 (Figur 2b) zurückbleibt, der aus Kernmaterial 20 besteht. Andererseits entsteht bei der Einwirkung eines selektiv auf das Kernmaterial wirkenden Ätzmittels im Bereich des Endes des Lichtleiters eine Ausnehmung 23 (Figur 2c) mit einer ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildeten Begrenzungsfläche. Für den Fall, daß geeignete selektiv wirkende Ätzmittel nicht vorhanden sein sollten oder deren Arbeitsgeschwindigkeit nicht ausreicht, werden in den Figuren 3 ^UEL<i 4- weitere Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Koppelanordnung angegeben. Ausgegangen wird wiederum von einem Lichtleiter, der durch Abbrechen eine nahezu planparallele Grenzfläche erhalten hat (Figur 3a, Figur 4a). In dem Herstellungsverfahren nach Figur 3 wird

509846/0648

- 7 "- UL 7V7O

sodann auf die durch Brechen erhaltene Endfläche des Lichtleiters ein positiv arbeitender Photolack aufgetragen, der anschließend durch den Faserkern belichtet wird. Dazu'wird Licht in das andere Ende des Lichtleiters eingekoppelt. Nach Entwicklung des Photolacks entsteht das in Figur 3b dargestellte Bild. Eine Ätzinitteilösung kann nur den nicht von der Photolackschicht geschützten Kernbereich 20 angreifen. Es entsteht die in Figur Jc dargestellte Ausnehmung, die im wesentlichen

■,..·. - ι : ι··. .. ,. ;. I.:!. kegelstumpfförmig ausgebildete Begrenzungsflächen aufweist.

Im Verfahren gemäß Figur 4- wird auf..die Bruchfläche eines Lichtleiters ein negativ arbeitender Photolack aufgetragen. Die Photolackschicht wird wiederum durch den Faserkern belichtet. Bei Entwicklung der Photolackschicht werden die nicht belichteten Bereiche der Photolackschicht entfernt, so daß gemäß Figur 4-b nur noch der Kernbereich von einer schützenden Lackschicht bedeckt ist. In einem anschließenden Ätzvorgang wird im wesentlichen nur Material aus dem Mantelbereich 21 abgetragen, so daß das in Figur 4c dargestellte kegelstumpfförmig ausgebildete Ende des Lichtleiters entsteht. Bei Anwendung der Photolackverfahren erübrigt sich die Notwendigkeit der Auswahl eines selektiv auf Mantel- oder Kernbereich ' wirksamen Ätzmittels.

5098 4 6/06

Claims (5)

- 8 - Ul 74/70 Patentansprüche

1. Koppelanordming zur Verbindung von Nachrichtenübertragungsleitungen, insbesondere von aus Kern- und Mantelbereich bestehenden dielektrischen Lichtwellenleitern, die als übertragungsleitung in optischen Nachrichtenübertragungssystemen Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß einer der im Bereich der Koppelanordnung sich einandergegenüberstehenden Lichtwellenleiter an seinem Koppelende im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und daß der zweite Lichtwellenleiter im Bereich seines Koppelendes eine den Kegelstumpf des ersten Lichtwellenleiters angepaßte Ausnehmung aufweist.

2. Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke der Lichtwellenleiter (10,11) von einem Kapillarrohr (12) umfaßt werden.

3. Koppelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Lichtwellenleiter (10,11) mit dem Kapillarrohr (12) dauerhaft verklebt ist.

509846/0848

- 9 - UL 7V7O

4-. Verfahren zur Herstellung der Koppelanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Bruchstelle eines Lichtwellenleiters (10) einem nur selektiv auf den Mantelbereich dieses Lichtleiters einwirkenden Ätzmittel ausgesetzt wird, so daß ein im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildeter Ansatz entsteht, und daß eine Bruchfläche eines Lichtleiters (11) einem selektiv nur auf den Kernbereich dieses Lichtleiters einwirkenden Ätzmittel ausgesetzt wird, so daß in der Endfläche dieses Lichtleiters (11) eine Ausnehmung entsteht, die im wesentlichen von den Oberflächen eines Kegelstumpfs berandet ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Koppe!anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchfläche eines Lichtleiters (11) mit einem positiv arbeitenden Photolack abgedeckt wird, daß dieser Photolack durch den Faserkern belichtet wird, daß der Photolack entwickelt wird, daß die belichteten Bereiche des Photolacks entfernt werden, .daß,die Endfläche des Lichtleiters sodann einer Ätzlösung ausgesetzt wird, die nur den nicht von elnr Photolackschicht abgedeckten Kernbereich angreift, so daß in der Endfläche des Lichtleiters eine Ausnehmung mit im wesentlichen kegelstumpfartigen Berandungsflachen entsteht, und daß weiterhin die Bruchfläche eines

- 10 509846/0648

- 10 - UL 7V7O

weiteren Lichtleiters (10) mit einer negativ arbeitenden Photolackschicht abgedeckt wird, daß diese Photolackschicht durch den Faserkern belichtet und anschließend entwickelt wird, daß danach das Endstück des Lichtleiters (10) einer Ätzlösung ausgesetzt wird, die nur den nicht von Photolack abgedeckten Hantelbereich (21) angreift, so daß ein im wesentlichen kegelstunpfförmig ausgebildeter Ansatz (22) entsteht. ; .. -

509846/0648