DE2630632B2 - Verfahren zur herstellung einer lichtleitenden glasfaser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lichtleitenden Glasfaser bzw. einer sog. Lichtleitfaser mit einer an ihrem Ende ausgebildeten optischen Linse.

Es ist bereits eine Lichtleitfaser dieser Art bekannt, die das einfallende Licht effektiv durch sie hindurchleitet und die hauptsächlich auf dem (Informations-)Übcrtragungsgebiet Anwendung findet. Dabei ist es auch bekannt, das Ende einer Glasfaser thermisch anzuschmelzen, so daß an diesem Ende der Glasfaser eine optische Linse gebildet wird. Beim bisher angewandten Verfahren müssen jedoch Erwärmungstemperatur und -zeit genauestens gesteuert werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von lichtleitenden Glasfasern, bei dem ohne weiteres und mit guter Ausbeute eine optische Linse am Ende der Glasfaser anformbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Im folgenden sind-bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1A und 1B Teilseitenansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Anformen einer optischen Linse gemäß einer Ausfühfüngsfurm der Erfindung, wobei Fig. IA schematisch einen Schritt des Herstellungsverfahrens und F i g. IB eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Linse veranschaulichen,

Fig.2 ein Kennliniendiagramm eines Vergleichs zwischen den Eigenschaften einer Glasfaser gemäß der Erfindung und denen einer Glasfaser nach dem Stand der Technik und

Fig.3 bis 5 abgewandelte Ausführungsformen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Glasfasern.

Das erfindungsgernäße Verfahren zur Herstellung einer lichtleitenden optischen Glasfaser ist dndiirch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende eines Glasfaserkörpers in der Weise mit einem eine optische Linse bildenden, flüssigkeitsartigen Material in Berührung gebracht wird, daß dieses Material aufgrund seiner Oberflächenspannung in gekrümmter Konfiguration am Ende des Glasfaserkörpers haftet, und daß Jas anhaftende Material zur Ausbildung einer optischen Linse am Ende des Glasfaserkörpers ausgehärtet bzw. zum Erstarren gebracht wird.

Bei der beschriebenen Glasfaser kann es sich sowohl um eine Einzelglasfaser als auch um ein Glasfaserbündel handeln. Die Glasfaser kann einen kreisförmigen, einen elliptischen, einen rechteckigen, einen ringförmigen oder einen andersartigen Querschnitt besitzen, d. h. daß bezüglich der Querschnittsform keinerlei Einschränkungen bestehen. Das erwähnte, eine optische Linse bildende, flüssigkeitsartige Material bedeutet eine flüssigkeitsartige organische Verbindung, eine Glasschmelze od. dgl. die nach Bedarf zum Erstarren gebracht bzw. verfestigt werden kann und als optische Linse wirkt. Als organische Verbindung kann beispiels weise ein Epoxyharz vom Bisphenol-Typ, Kanadabalsam und Acrylharz verwendet werden. Von diesen Materialien besitzt das Bisphenol-Epoxyharz eine ausgezeichnete Adhäsion an der Glasfaser, und die aus diesem Kunstharz gebildete Linse besitzt eine glatte Oberfläche, so daß sich ein ausgezeichnetes Erzeugnis ergibt.

Im folgenden ist ein Verfahren zur Herstellung einer mit optischer Linse versehenen Glasfaser näher erläutert. Das Anformen einer optischen Linse am einen Enc· eines zylindrischen Einzelglasfaserkörpers mit einem Außendurchmesser von 100 bis 200 μπι ist speziell anhand von F i g. IA und 1B erläutert.

Ein flüssigkeitsartiges organisches Material, z. B. ein Bisphenol-Epoxyharz wird unter Bildung einer Flüssigkeitslache öd°r -schicht It auf eine ebene Glasplatte 10 getropft. Anstelle der flachen Glasplatte 10 kann zwar auch ein Gefäß oder Behälter benutzt werden, doch ermöglicht die flache Glasplatte die einfache Fertigung mit hohem Ausbringen. Sodann wird ein Einzelglasfaserkörper 12 gemäß Fig. IA praktisch senkrecht zur Flüssigkeitsschicht 11 auf der Glasplatte 10 aufgehängt und mit der Flüssigkeitsschicht 11 in Berührung gebracht Der Glasfaserkörper 12. der von an sich bekannter Art sein kann, sollte vorzugsweise eine plane Stirnfläche besitzen, welche die Bildung einer ausgezeichneten optischen Linse ermöglicht. Falls der Glasfaserkörper eine unebene Stirnfläche besitzt, kann ihm durch Schneiden in waagerechter Richtung eine solche eben oder plan geschnittene Stirnfläche verliehen werden. Nach der Kontaktierung mit der Flüssigkeitsschicht 1 1 wird das eine Ende 12a des Faserkörpers \2 lotrecht hochgezogen. Hierbei haftet das Kunsiharzfimieriä! W derart am Ends 12s des Faserkörpers !2 an, daß es aufgrund seiner eigenen Oberflächenspannung eine Krümmung annimmt. Wenn der Glasfaserkörper einen vollkommen kreisförmigen Querschnitt besitzt, erhält das anhaftende Kunstharz eine praktisch teilkugelige oder halbkugelige Form. Besitzt jedoch der Faserkörper an seinem Ende 12a eine andere Querschnittsform, so nimmt das Kunstharz je nach der betreffenden Form des Endes 12a eine von zahlreich möglichen anderen Formen an. Dies bedeutet, daß die Kunstharzablagerung eine vorbestimmte Form erhäit, wenn das Ende bzw. die Stirnfläche des Glasfaserkörpers eine verbestimmt« Fcrnri besitzt. Mit dsm am Ende

12« haftenden Kunstharz lilßt mim den Fascrkorper 12 während einer vorbestimmten Zeil im Ruhezustand, damit das anhaftende Kunstharz erstarren und am Ende 12« des Fascrkörpcrs 12 eine optische Kunstharzlinsc ίilden kann, die im wesentlichen eine dem anhaftenden s Kunsiharzlroplen ähnliche Form besitzt,

F i g. IIJ veranschaulicht die an der Stirnfl ache 12« des Glasfaserkörpers 12 gebildete optische Linse 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde da« von einer lichtemittierenden Diode ausgestrahlte Licht über die optische Linse 13 in den Glasfaserkörper 12 eingeleitet, worauf das Verhältnis zwischen der in den Glasfaserkörpcr 12 eingegebenen Lichtleistung und dem die lichtemittierende Diode durchfließenden Strom gemessen wurde, wobei das Ergebnis dieser Messung in der Kennlinie a gemäß F i g, 2 angegeben ist. In F i g. 2 sind die Faser-Eingangsleistung auf der Ordinate und der Anregungsstrom der liehtemittiercnden Diode auf der Abszisssc aufgetragen. Fig,2 veranschaulicht dabei auch den Fall, in welchem das Ende der Glasfaser auf bisher übliche Weise zur Bildung einer opt'schcn Linse angeschmolzen wurde (Kurve b), sowie einen Fall, bei dem keine optische Linse am Ende eines G!»«faserkörpers (Kurve ^angeformt ist. Aus diesem Kennliniendiagramm von Fig.2 geht hervor, daß bei einem Anregungsstrom von etwa 10OmA die Eingangsleistung, d, h. der Koppelwirkungsgrad (bei der Erfindung) etwa doppelt so groß ist wie beim Stand der Technik und bei einem Anregungsstrom von 200 mA erfindungsgemäß etwa das Dreifache der entsprechenden Leistung beim Stand der Technik beträgt.

Eine mit optischer Linse ausgestattete Glasfaser kann also dadurch geformt werden, daß das Ende der Glasfaser mit einem auf konstanter Viskosität gehaltenen, eine optische Linse bildenden, flüssigkeitsartigen Material in Berührung gebracht und mit dem am Ende des Glasfaserkörpers anhaftenden flüssigkeitsartigen Material lotrecht hochgezogen wird, worauf man den Glasfm>crkörper /um firsiarrcnlassen dieses Materials eine vorbcstimmic Zeitspanne lang im Ruhezusiimd belaßt. Wenn diese Verfalirenssrhritte kontinuierlich durchgeführt werden, lassen sich ausgezeichnete Glasfasern gleichmäßiger Güte mit hoher Ausbeute herstellen.

Obgleich das Ende des Glasfaserkörpers beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel lotrecht mit dem flüssigkcitsdr'igen Material in Berührung gebracht und von ihm zurückgezogen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Ende des Faserkörpers auch untereinem Neigungswinkel mit diesem Material in Berührung gebracht und in diesem Neigungszustand wieder hochgezogen wer' den. In diesem Fall erhält die Ablagerung keine tcilkugelige Konfiguration, sondern vielmehr eine vom Neigungswinkel des Glasfaserkörpers abhängende verzerrte Krümmung. Eine solche verzerrte oder verformte optische Linse kann in besonderen Fällen erforderlich sein. Wenn das Ende des Glasfaserkörpers 12 lotrecht in das llüssigkeitsartige Matertal eingetaucht wird, haftet letzteres auch an der Außenumfangsfläche des Endabschnitts des Faserkörpers an, so daß eine optische Linse der Art gemäß F i g. 3 erhalten wird.

Fi g. 4 veranschaulicht eine am Ende eines Glasfaserbündels 14 aus mehreren Glasfaserkörpern 12 angeformte optische Linse 13, und F i g. 5 zeigt eine an einem Glasfaserkörper 12 mit rechteckigem Querschnitt angeformte optische Linse 13. Im letzteren Fall stellt die optische Linse, mit Ausnahme des rechteckigen Querschnitts, einen Teil einer ovalen Konfiguration dar.

Wenn ein eine optische Linse bildendes, flüssigkeitsartiges Material mit einem kleineren Brechungsindex gegenüber dem einfallenden Licht als dem des Glasfaserkörpers sowie mit einem größeren Brechungsindex als dem der Umgebungsatmosphäre gewählt wird, kann eine Glasfaser mit ausgezeichneter Durchlässigkeit erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Paicnifinsprüche:

   1, Verfahren zur Ausbildung einer Linse auf der Stirnflüche einer lichtleitentien Glasfaser, d a durch gekennzeichnet, daß die Glasfaser ipiit der Stirnfläche in ein in flüssiger Form

   vorliegende!; Linsenmaterial kurzzeitig eingetaucht wird, welches aufgrund seiner Oberflächenspannung in gekrümmter Konfiguration an der Stirnfläche . haftet, und daß das anhaftende Material daran anschließend ausgehärtet bzw. zum Erstarren gebracht wird.

   2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine optische Linse bildende Material eine organische Verbindung ist.

   3, Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Anhaften zu bringende Material in Form eines Films oder einer Schicht auf

   feeine flache Platte aufgebracht wird.

   '""'' 4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Glasfaserkörpers lotrecht mit dem in flüssiger Form vorliegenden Material in Berührung gebracht und lotrecht von diesem Material abgehoben wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenmaterial einen kleineren B'echungsindex als der Glasfaserkörper aufweist.