DE2657687A1

DE2657687A1 - Verfahren zum herstellen einer dauerhaften lichtleiterkupplung

Info

Publication number: DE2657687A1
Application number: DE19762657687
Authority: DE
Inventors: David George Dalgoutte
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1976-01-08
Filing date: 1976-12-20
Publication date: 1977-07-21
Also published as: JPS52113233A; JPS5633682B2; AU504805B2; AU2058876A; GB1497781A; FR2337888A2; CH613050A5; FR2337888B1

Description

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Patentanwalt
Dipl.-Phys.Leo Thul
Kurze Straße 8
7 Stuttgart 3O

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INTERIiATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEVi YORK

Verfahren zum Herstellen einer dauerhaften Lichtleiterkupplung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dauerhaften Kuppeln zweier Lichtleiter, bei dem zwei blanke, d.h. von einer vorhandenen Hülle befreite Enden von Lichtleitern in die entgegengesetzten Enden einer Glashülse, welche eine lose, über den blanken Lichtleiter passende Bohrung besitzt, eingesetzt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Kuppeln zweier Lichtleiter anzugeben, bei dem die stumpf aneinander stoßenden Lichtleiterendflächen nicht absolut eben und normal zur Lichtleiterachse angeordnet sein müssen, und bei dem während des Verbindungsvorganges keine Verschiebung der axial ausgerichteten Lichtleiherenden auftritt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst das blanke Ende des einen Lichtleiters in das eine Ende der Glashülse eingeführt, diese etwa in

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14.12.1976

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der Mitte zwischen ihrem Ende und dem darin befindlichen Lichtleiterende örtlich erhitzt wird, so daß die Glashülse an dieser Stelle und deren Umgebung erweicht und auf den Lichtleiter aufschrumpft, daß nach dem Erkalten der Glashülse das blanke Ende des anderen Lichtleiters in das andere Ende der Glashülse eingeschoben und dort stumpf an das zuerst befestigte Lichtleiterende anstoßend durch einen Werkstoff, der gleichzeitig die Brechungsindices anpaßt, befestigt wird.

Ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß keine Störung der Ausrichtung bei den verbundenen Lichtleitern auftreten kann, wenn sich die Glashülse bei der Wärmeschrumpfung verziehen sollte, weil nur ein Lichtleiterende auf diese Weise in der Glashülse befestigt ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale des neuen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 enthalten. Dieses ist nachstehend anhand der Figuren 1 bis 4 für ein Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:

Fig.1 einen Längsschnitt durch die Glashülse und das Ende des einen Lichtleiters bevor beide miteinander verbunden werden,

Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie AA in Fig.1,

Fig.3 die Anordnung der Fig.1 nachdem ein Bereich der Glashülse auf den Lichtleiter aufgeschrumpft wurde

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und Pig.4 einen Längsschnitt durch die vollständige Verbindung.

Die Enden von zwei Quarzglas-Lichtleitern 10, 11 werden in der Weise für das Verbinden vorbereitet, daß der Kunststoffmantel auf einigen Millimeter Länge am Ende eines jeden abgestreift wird, so daß die blanken Lichtleiter 12, 13 übrigbleiben, deren Durchmesser etwa 100 μπι beträgt. Der Durchmesser des Lichtleiters mit Kunststoffmantel beträgt etwa 1 mm.

Die Lichtleiterenden werden stumpf aneinander stoßend miteinander verbunden in einer Glashülse 14 aus Glas mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als demjenigen der Quarzglasfaser. Die Glashülse wird üblicherweise durch Ziehen eines Rohres mit größerem Durchmesser hergestellt, und es wird ein Stück des gezogenen Rohres ausgewählt, dessen Innendurchmesser gerade über die blanken Lichtleiterenden paßt. Die Glashülse ist zu diesem Zeitpunkt etwa 1 cm lang, besitzt einen Außendurchmesser von etwa 400 pm und einen Innendurchmesser von etwa 130 pm. Zweckmäßigerweise ist die Glashülse mit der öffnung 15 versehen, welche beispielsweise mit einem C0_-Laser gebohrt wird. Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, die Enden der Glashülse geringfügig aufzuweiten, damit das Einführen der Faserenden in die Glashülse erleichtert wird. Eine Möglichkeit,

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dies zu verwirklichen, besteht darin, das Ende rait einer erhitzten Nadefepitze aufzuweiten.

Die Glashiilse 14 ist in einem Paar Lagerböcken 16 aus Keramik in der Weise gehaltert, daß sie durch den mittleren Ast einer M-förmigen Widerstands-Heizschleife hindurchragt.

Die Heizschleife befindet sich etwa in der Mitte zwischen dem linken Ende der Glashiilse 14 und dem Ende des blanken Lichtleiters 12. Die öffnungsweite der Heizschleife 17 beträgt etwa 1,5 mm und ihre Tiefe liegt zwischen 3 und 4 mm, so daß die Glashiilse ausreichend weit in die Heizschleife eingesetzt werden kann, um eine über den Umfang gleichmäßige Erhitzung der Glashiilse zu erzielen. Das blanke Ende 12 des Lichtleiters 10 wird so weit in die Glashiilse eingeschoben, bis sein Ende eine bestimmte Länge, etwa zwischen 1 und 2 mm, über die Ebene der.Heizschleife 17 hinausragt. Wenn es sich um eine Glashülse mit Öffnung 15 handelt, dann sollte der blanke Lichtleiter genau unterhalb dieser öffnung enden.

Wenn die Heizschleife 17 eingeschaltet wird, erweicht die Glashiilse und schrumpft auf den blanken Lichtleiter zusammen. Das Schrumpfen wird unter dem Mikroskop beobachtet, denn das Aussehen der Glashülse unterliegt einer Änderung, wenn es mit der Oberfläche des blanken Lichtleiters in Berührung kommt. Als erstes gelangt der unmittelbar unter der Heizschleife 17 liegende Teil der

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Glashülse mit dem blanken Lichtleiter in Berührung. Dann dehrfc sich die Berührungsstelle nach beiden Seiten weiter aus. Die Wanderungsgeschwindigkeit, mit der die Berührung fortschreitet, hängt von den Erwärmungsbedingungen ab; sie kann so gesteuert werden, daß sie einige Millimeter pro Minute beträgt. Es ist somit recht einfach, die Heizung abzuschalten und somit das Fortschreiten der Berührungszone zu unterbrechen, wenn sie einen bestimmten Punkt erreicht hat. Die Heizung wird abgeschaltet, wenn die Berührungszone bis kurz vor das Ende des blanken Lichtleiters reicht. Dies führt kaum zu fehlerhaften Abweichungen, so daß keine Gefahr besteht, daß die Glashülse bei der öffnung 15 auf einen geringeren Durchmesser als demjenigen des blanken Lichtleiters schrumpfen könnte.

Wenn sich die Glashülse abgekühlt hat, ist sie für das Einsetzen des blanken Endes 13 des Lichtleiters 11 bereit, jedoch sollte zuvor eine klebeartige Füllmasse dort auf den blanken Lichtleiter aufgebracht werden, wo er aus der Glashülse heraustritt.

Das blanke Ende 13 des Lichtleiters 11 wird mit einem bei ultraviolettem Licht aushärtenden, durchsichtigen Kleber 19 beschichtet, beispielsweise mit demjenigen, der unter der Bezeichnung 357 Optical V.V. Adhesive von der Fa.Loctite UK Ltd. vertrieben wird. Dieser Kleber 19 besitzt eine doppelte Wirkung: Einmal dient er dazu, den blanken Lichtleiter in der Glashülse zu

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befestigen, zum anderen wirkt er dadurch als Mittel zur Anpassung der Brechungsindices, daß er den Zwischenraum zwischen den Lichtleiterenden ausfüllt. Nachdem der zweite Lichtleiter an den ersten herangeschoben ist, wird die ganze Anordnung mit ultraviolettem Licht bestrahlt, wodurch der Kleber aushärtet und die Verbindung fertiggestellt wird.

Die öffnung 15 erleichtert das Entweichen von Luft aus der Glashülse wenn der zweite blanke Lichtleiter eingeschoben wird, wodurch sich die Gefahr des Einschlusses von Luftblasen zwischen den Lichtleiterenden verringert. Diese Schwierigkeiten können jedoch auch gemeistert werden, wenn keine öffnung 15 vorhanden ist.

Die fertige Verbindung besitzt dort Schwachstellen , wo die blanken Lichtleiter aus der Glashülse heraustreten. Es ist deshalb zweckmäßig, ein zylindrisches Versteifungs element 20 über einen der Lichtleiter zu schieben bevor das Ende des zweiten Lichtleiters in der Glashülse verankert wird. Wenn die Verbindung zwischen den Lichtleitern fertiggestellt ist, dann wird dieses Element so weit zurückgeschoben, daß es genau über der Glashülse liegt; es wird dann mit den Kunststoffummantelungen der beiden Lichtleiter verbunden. Dadurch erhält die Verbindungsstelle einen vollkommenen Schutz. Das Versteifungselement kann ein Stück Schrumpfschlauch aus Kunststoff sein, das durch Schrumpfen infolge Wärmeeinwirkung befestigt wird. Es kann aber auch aus einem steifen Rohr, wie einem Stück einer Injektionsnadel, bestehen, das mit einer rasch aushärtenden Füllmasse 21,

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wie einem Cyanacrylkleber befestigt wird.

Für das Verbinden von Quarz-Lichtleitern können die Glashülsen aus Borsilikat- oder Natriumkalkglas bestehen. Der Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Quarz und den genannten Gläsern kann zu Spannungen an den Stellen führen, wo die Gläser miteinander verschmolzen sind. Wo diese Spannung eine aus mechanischen oder optischen Gründen nicht mehr zulässige Stärke erreicht, kann für die Glashülsen auch ein hoch quarzhaltiges Glas (ca. 96 % SiO₂) verwendet werden, z.B. das unter dem Warenzeichen VYCOR vertriebene Glas. Andernfalls kann die Spannung auch durch Verwendung eines Glases mit niedrigem Schmelzpunkt, wie eines Bleiglases, vermindert werden.

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Claims

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