DE2510043A1

DE2510043A1 - Verfahren zur herstellung von zylinderlinsen

Info

Publication number: DE2510043A1
Application number: DE19752510043
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Deserno
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1975-03-07
Publication date: 1976-09-16

Description

Verfahren zur Herstellung von Zylinderlinsen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einfacher oder zusammengesetzter Mikro-Zylinderlinsen.
Für die verlustarme optische Kopplung von Lichtwellenleitern mit unterschiedlichem Querschnitt werden Zylinderlinsen benötigt, deren Abmessungen und Brennweiten in der Größenordnung der Wellenleiterdimensioncn liegen. Die Herstellung solcher Linsen nach den üblichen Formpolierverfahren ist aber wegen der kleinen Abmessungen höchst aufwendig.
hin noch we 5 entlich höherer Herstellungsaufwand entsteht bei solchen Linsen, wenn sie zur Korrektur der Abbildungsfehler aus zwei oder mehreren Gläsern mit unterschiedlichem Erechungsindex und unterschiedlicher Teildispersion zusammengesetzt werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von einfachen oder zusammengesetzten Mikro-Zylinderlinsen anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß eine einfache oder eine aus eznewq Kern und einem Mantel bestehende Glasfaser mit kreisförmigem Querschnitt entweder in Längsrichtung eben anpoliert wird oder entlang ihrer Achse in zwei flächengleiche Stränge aufgespalten wir.
Vorteilhafterweise wi.rd die Glasfaser beim Ausziehen derart erwrmt, daß ein starker Temperaturgradient in der Erweichurigszone auftritt, dcr durch anschLießendes Abkühlen als thermische Spannung in der Glasfaser eingefroren wlid, Eine erfindungsgemäß hergestellte Zylinderlinse besteht aus einer halbierten einfachen oder zusammengesetzten Glasfaser und weist einen halbzylindrischen Querschnitt auf.
Der halbzylindrische Linsenkörper kann schalenartig verschiedene optische Eigenschaften aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschreiben. Es zeigen: Figur 1 einen Querschnitt einer Ausgangsglasfaser und Figur 2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäß hergestellten Zylinderlinse Wie Figur 1 schematisch zeigt, läßt sich eine erfindungsgemäße Mikro-Zylinderlinse in der Weise herstellen, daß eine einfache Glasfaser mit exakt kreisförmigen Querschnitt 1 durch Anpolieren einer ebenen Fläche in Längsrichtung abgetragen wird und zwar bis zur Abtragungsfläche 2, die durch z.B. den Mittelpunkt der Glasfaser gehen kann. Der Linsenkörper 3 weist dann einen exakt halbzylindrischen Querschnitt auf mit homogenen optischen Eigenschaften, wobei die Abmessungen und die Brennweiten in der Größenordnung der verwendeten Wellenleiterdimensionen liegen.
Mit 4 ist dabei die optisch wirksame Zylinderfläche bezeichnet.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt einer Mikro-Zylinderlinse, die aus einer Glasfaser vom Kern-Mc3nt,el-Typ durch Aufspalten hergestellt ist. Mit 7 ist dabei der Mern und mit 6 der Mantel bezeichnet, während mit 5 die Randstrahlen eines auftreffenden Parallellichtbündels bezeichnet sind. Dieser halbzylindri sche Lin-senkörpcr weist schalenartig veränderliche optische Eigenschaften auf, wodurch die nutzbare Apertur einer derartigen Mikrozylinderlinse vergrößert werden kann. Die Glasauswahl zur Herstellung von zusaminengesetzten Glasfasern erstreckt sich praktisch über die ganze Auswahl optischer Gläser, da die meisten dies er Gläser Wärmeausdehnungszhlen zwischen 5 und 10e 10^6K 1 haben.
Als Beispiel für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrozylinderlinsen kann von einer 160 1um dicken Glasfaser mit einem Kerndurchmesser von 100 /um ausgegangen werden, die nach der Stab-Rohr-Methode hergestellt wird. Dazu werden die Ausgangsstäbe lose zusammengefügt und unter Anlegen eines Unterdrucks von ca. 0,15 Bar mit einer Trommelgesciiwindgkeit von beispielsweise 127 mm/sec zur Faser ausgezogen. In der Erweichungazone wird beim Ausziehen durch axial unsymmetrische Beheizung ein starker Temperaturgradient erzeugt, der durch anschließendes Abkühlen als thermische Spannung in der Faser eingefroren wird.
Durch anschließendes Abbrechen der Faserenden erhält man längsgespaltene Faserstücke mit halbzylindrischem Querschnitt, wobei die Ebenheit der Spaltflächen so gut ist, daß ein Nacharbeiten nicht notwendig ist. Die so hergestellten Mikrozylinderlinsen dienen z.Bs zur Kopplung von optischen Streifen- an Zyliderwellenleiter oder für die optische Zeichenabtastung.
Durch die Verwendung von Kern-Mantel-Fasern zum Herstellen der Mikrozylinderlinsen hat man die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Brechzahlen und Teildispersionen vom Kern- und Mantel glas die sphäntschen und chroinatischen Linsenfehler zu korrigieren. Die Herstellung von Zylinderlinsen im 100 ium-Bereich aus Spaltfasern ist demnach im Vergleich zur konventionellen Linsenherstellung durch Schleifen oder Pressen und anschließendes Polieren nicht nur äußerst wirtschaftlich, sondern liefert auch auf einfachste Art und Weise zusammengesetzte Linsensysteme mit verbesserten optischen Eigenschaften.
4 Patent an sprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einfacher oder zusammengesetzter Mikrozylinderlinsen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß eine einfache oder eine aus einem Kern und einem Mantel bestehende Glasfaser mit kreisförmigem Querschnitt entweder in Längsrichtung eben anpoliert wird oder entlang ihrer Achse in zwei flächengleiche Stränge aufgespalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Glasfaser beim Ausziehen derart erwärmt wird, daß ein.starker Temperaturgradient in der Erweichungszone auftritt, der durch anschließendes Abkühlen als thermische Spannung in der Glasfaser eingefroren wird, welche die Aufspaltung der Faser in Längsrichtung ermöglicht.
3. Zylinderlinse hergestellt nach dem in den Ansprüchen 1 und 2 dargestellten Verfahren, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß sie aus einer halbierten, einfachen oder zusammengesetzten Glasfaser besteht und einen halbzylindrischen Querschnitt aufweist.
4. Zylinderlinse nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der halbzylindrische Linsenkörper schalenartig verschiedene optische Eigenschaften aufweist.