DE2824478A1

DE2824478A1 - Verfahren zur herstellung eines kopplungselementes

Info

Publication number: DE2824478A1
Application number: DE19782824478
Authority: DE
Inventors: Robert Goerg Gossink; Cornelis Marinus Gerrit Jochem; Giok Djan Khoe
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1978-06-03
Publication date: 1978-12-21
Also published as: NL7706379A; IT7824307A0; JPS545747A; IT1096520B; FR2394102A1; JPS5633683B2; US4243399A; AU523940B2; AU3699278A; CA1101712A; FR2394102B1; DE2824478C2; SE7806638L; BE867956A; GB2000119B; US4370021A; GB2000119A; SE429902B

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements, das zur Kopplung einer Strahlungsquelle in Form eines Lasers, insbesondere eines Halbleiterlasers, mit einer optischen Monomodenübertragungsfaser mit Hilfe einer Linse und eines Reduzierstückes dient.

Aus der DS-OS 26 19 470 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der das an den Laser grenzende Ende der abgeplatteten optischen Monomodenübertragungsfaser an der Stelle des Kernes mit einer Linse bedeckt ist.

Die Herstellung eines derartigen Kopplungselements gemäß dem Stand der Technik wird anhand der Figuren 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung beschrieben.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Halbleiterlaser bezeichnet. Die Laserspiegel, die durch den Übergang zwischen Halbleitermaterial und Luft erhalten werden, sind mit 9 bzw. 10 bezeichnet. Die optische Faser 3 besitzt einen Mantel 4 und einen Kern 5. Die Linse auf der Stirnseite des abgeplatteten Kernes 5 ist mit 8 bezeichnet.

Die Breite des elektrischen Kontakts 2 ("Stripe") auf dem Laser und die Dicke der aktiven Schicht 11 in dem Laser bestimmen mehr oder weniger auch die Breite und die Dicke des v/irksamen Gebietes des Lasers. Die Breite dieses Gebietes liegt etwa zwischen 5 und 10/um und die Dicke zwischen 0,5 und 1/um. Dies hat zur Folge, daß das heraustretende Laserlicht einen nichtsymmetrischen Querschnitt aufweist. Die Divergenz des Öffnungswinkels senkrecht zu der aktiven Schicht (Fig. 1b) liegt meist zwischen 40° und 60° und parallel zu der aktiven Schicht (Fig. 1a) nur zv/ischen 10° und 30°.

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Um auf zweckmäßige Weise eine direkte Kopplung zwisehen dem Laser und der Monomodenfaser herzustellen, ist es notwendig, eine zylindrische Linse zu verwenden. Der Kopplungsgrad kann dadurch vergrößert werden, daß die Faser 3 nach Erhitzung etwas abgeplattet wird, derart, daß das Ende des Kernes 5 elliptisch wird. Dadurch wird die Faser besser an den elliptischen Querschnitt des Laserbündels in dem Grundmodus angepaßt. Dann wird auf der abgeplatteten Endfläche der Faser 3 eine dicke Schicht aus negativem Photolack angebracht. Nach Belichtung über den Kern 5 und Entwicklung verbleibt eine Linse 8 (Fig. 1a, die einen Schnitt längs AA' der Fig. 1c darstellt, und Fig. 1b, die einen Schnitt längs BB' der Fig. 1c darstellt), die die Form eines halbdurchgeschnittenen Ellipsoids aufweist. Diese Linse übt eine korrigierende Wirkung auf die asymmetrische Divergenz des Laserbündels aus. Diese Divergenz ist parallel zu dem "Stripe" 2 etwa zwischen 10° und 30° und senkrecht zu diesem zwischen etwa 40° und 60°.

Das Verfahren zum Erhalten des verbesserten Ergebnisses nach den Figuren 1a, b und c, ist verhältnismäßig verwiekelt und es liegen Gründe vor, an einer langen Lebensdauer der Linse 8 zu zweifeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Kopplungsteil der obenbeschriebenen Art zu schaffen, der sich einfach herstelen läßt und dessen Lebensdauer, wie sich erwarten läßt, etwa gleich der der optischen Faser ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements der eingangs erwähnten Art, bei dem, ausgehend von einem Körper, der ein Glas als Kernmaterial und ein Glas als Mantelmaterial enthält, eine Faser gezogen wird und bei dem die Faser an dem Ende gleichförmig abgeplattet ist, so daß das Ende des Kernes einen elliptischen Querschnitt aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei der die Abplattung erfolgt, etwa die Temperatur ist, bei der

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das Material des Kernes eine Viskosität zwischen 10 und 10 '^ Poisf aufweist, und daß bei dem gewählten Glas des Kernes ein Glas für den Mantel gewählt wird, dessen Viskosität bei der Äbplattungs-

10 */

temperatur zwischen etwa 10 /Poise liegt, wodurch während der Abplattung das Kernglas heraustritt und der herausgetretene Teil unte3 dem Einfluß der Oberflächenspannung eine Halbellipsoidform annimmt, die bei Abkühlung bis unterhalb der Umwandlungstemperatur des Kernglases festgelegt wird. Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung im Vergleich zu dem aus der vorgenannten DE-OS 26 19 470 bekannten Verfahren besteht darin, daß Verformung der Faser und Bildung der Linse in einem Arbeitsgang stattfinden.

Die bisher gestellten Anforderungen in bezug auf Kern- und Mantelgläser, und zwar nicht zu stark verschiedene Ausdehnungskoeffzientei und eine Brechungszahl des Kernglases, die etwa 1 % höher als die des Mantelglases ist, bleiben obendrein aufrechterhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 2a und b der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Ausgehend von einem Glasrohr, das aus Glas der Mantelzusammensetzun{ besteht, und von einem kalibrierten, in das Rohr passenden Stab aus Glas der Kernzusammensetzung, wird auf bekannte V/eise durch Ziehen unter Erhitzung eine Faser erhalten.

-¹O

Naturgemäß kann die Faser auch durch andere bekannte Verfahren, wie durch das chemische Aufdampfverfahren, hergestellt werden.

Das Mantelglas weist eine der Zusammensetzungen I, II oder III und das Kernglas eine der Zusammensetzungen A, B oder C, auf.

Mantelgläser (Gew. ?o)

Zusammensetzung I II III

SiO₂ 72,9 70,7 64,7

B₂O₃ 5,0 5,7 23,1

Na₂O 9,2 9,2 5,5

^{PHN 881}-9 ·) und 10¹¹ - 5

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Zusammensetzung	2 χ	II	2824478 III
K₂O	2,5	-	2,8
CaO	7,1	7,2	-
Al₂O₃	3,3	7,2	3,9
⁰⁶ 3O-3OO°C	78x10~⁷	68x10~⁷	48x10""⁷
Tiog?;= 10,5	650	670	600

cL stellt den linearen Ausdehnungskoeffzienten und Ίο die Viskosität in Poise dar.

Kernffläser (Gew.

Zus amm en s et zung	A	B	C
SiO₂	34,9	-	-
B₂O₃	22,4	34,4	44,2
Na₂O	6,0	-	-
BaO	-	45,5	35,3
CaO	2,9	-	6,5
MgO	2,1	-	2,3
PbO	30,2	-	-
Al₂O₃	1,0	20,1	11,7
^30-30O⁰C	75x10~⁷	74x10"⁷	75x1O~⁷
■* log?;= 7,5	600	rs/ 610	~61O

Die auf diese Weise erhaltenen Fasern werden auf die in der DE-OS 26 19 470 beschriebene Weise nach Erhitzung auf eine Temperatur von etwa 600°C abgeplattet. Dadurch entsteht eine

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Ausstülpung, wie in Figuren 2a und b in zwei Schnitten dargestellt ist. Figur 2a zeigt den Schnitt längs AA* der Fig. 1c und Fig. 2b den Schnitt längs BB' der Fig. 1c. Die erhaltenen Kopplungselemente haben sich bewährt und insbesondere die Kombination III als Mantelglas und A als Kernglas.

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Claims

Patentansprüche: 282447ο

1. Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements, das zur Kopplung einer Strahlungsquelle in Form eines Lasers mit einer optischen Monomodenübertragungsfaser mit Hilfe einer Linse und eines Reduzierstücks dient, wobei,ausgehend von einem Körper, der ein Glas als Kernmaterial und ein Glas als Mantelmaterial enthält, eine Faser gezogen wird, und wobei die Faser an dem Ende gleichförmig abgeplattet ist, so daß das Ende des Kernes einen elliptischen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, bei der die Abplattung erfolgt, etwa die Temperatur ist, bei

7 8 5 der der Kern eine Viäcosität zwischen 10 und 10 ' Poise aufweist, und daß bei dem gewählten Glas für den Kern ein Glas für den Mantel gewählt wird, dessen Viskosität bei der

10 11 Abplattungstemperatur zwischen etwa 10 und 10 Poise liegt, wodurch während der Abplattung das Kernglas heraustritt und der herausgetretene Teil unter dem Einfluß der Oberflächenspannung eine Halbellipsoidform annimmt, die bei Abkühlung bis unterhalb der Umwandlungstemperatur des Kernglases festgelegt wird.

2. Kopplungselement, das durch das Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist.

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Ne /be

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ORIGINAL INSPECTED