DE2824478C2

DE2824478C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselementes

Info

Publication number: DE2824478C2
Application number: DE2824478A
Authority: DE
Inventors: Robert Goerg Gossink; Cornelis Marinus Gerrit Eindhoven 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: 1983-04-07
Also published as: IT7824307A0; GB2000119B; US4243399A; FR2394102A1; CA1101712A; AU523940B2; NL7706379A; IT1096520B; GB2000119A; SE7806638L; AU3699278A; SE429902B; US4370021A; JPS5633683B2; FR2394102B1; DE2824478A1; JPS545747A; BE867956A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kopplungseiementes, 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 Kemmaterial und ein Glas als Massematerial enthält, eine Faser gezogen wird, und wobei die Faser an dem Ende gleichförmig abgeplattet ist, so daß das Ende durch thermische Erweichung des Kerns einen elliptischen Querschnitt aufweist.

Aus der DE-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 F i g. 1 und 2 der 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 1 und die Dicke der aktiven Schicht 11 in dem Laser bestimmen mehr oder weniger auch die Breite und die Dicke des wirksamen Gebietes des Lasers. Die Breite dieses Gebietes liegt etwa zwischen 5 und 10 μπι und die Dicke zwischen 0,5 und 1 μπι. Dies hat zur Folge, daß das heraustretende Laserlicht einen nichtsymmetrischen Querschnitt aufweist. Die Divergenz des öffnungswinkels senkrecht zu der aktiven Schicht (Fig. 1 b) liegt meist zwischen 40° und 60° und parallel zu der aktiven Schicht (F i g. 1 a) nur zwischen 10° und 30°.

Um auf zweckmäßige Weise eine direkte Kopplung zwischen 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 eiwas 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. la, die einen Schnitt längs AA' der Fig. Ic darstellt, und Fig. Ib, die einen Schnitt längs BB' der F i g. Ic 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 Fig. la, b und c ist verhältnismäßig verwickelt und es liegen Gründe vor, an einer langen Lebensdauer der Linse 8 zu zweifeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Kopplungsteil der oben beschriebenen Art zu schaffen, der aus Kernglas und Faser besteht und damit einen Teil bildet, der sich einfach herstellen läßt und dessen Lebensdauer etwa gleich der optischen Faser ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperatur, bei der die Abplattung erfolgt, etwa die Temperatur ist, bei der der Kern eine Viksosität zwischen 10⁶ und 10⁷·⁵ Pa · see aufweist, und daß bei dem gewählten Glas für den Kern ein Glas für den Mantel gewählt wird, dessen Viskosität bei der Abplattungstemperatur zwischen etwa 10⁹ und 10¹⁰ Pa • see 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.

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 Ausdehnungskoeffizienten und eine Brechungszahl des Kernglases, die etwa 1 % höher als die des Mantelglases ist, bleiben obendrein aufrechterhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 2a und b der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

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

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.

	28 24	478	Il	111
Mantelgläser	(Gew.-%)		70,7	64,7
	Zusammensetzung	5,7	23,1
	I	9a	5,5
SiO₂	72,9	-	2,8
B₂O₃	5,0	7,2	-
Na₂O	9a	7,2	3,9
K₂O	2,5	68 x 10"⁷	48 x 10"⁷
CaO	7,1	670	600
Al₂O₃	3,3
"30-300 C	78 X 10"⁷
Γ_1ΟΕη = 10,5 (	C) 650

α stellt den linearen Ausdehnungskoeffizienten und η die Viskosität in dPa - s dar.

Kerngläser (Csw.-%)

	Zusammensetzung	B	C
	A	—	_
SiO₂	34,9	34,4	44,2
B₂O₃	22,4	-	-
Na₂O	6,0	15,5	35,5
BaO	-	-	6,5
CaO	2,9	-	2,3
MgO	2,1	-	-
PbO	30,2	20,1	11,7
Al₂O₃	1,0	74 X 10"⁷	75 x 10"⁷
"30 - 300 C	75 x 10"⁷	-610	-610
7",.,. = 7,5 ( C)	600

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 600⁰C abgeplattet. Dadurch entsteht eine Ausstülpung, wie in F i g. 2a und b in zwei Schnitten dargestellt ist. F i g. 2a

zeigt den Schnitt längs AA 'der F i g. 1 c und F i g. 2b den Schnitt längs BB' der Fig. Ic. Die erhaltenen Kopplungselemente haben sich bewährt und insbesondere die Kombination III als Mantelglas und A als Kernglas.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Kemmaterial und ein Glas als Mantelmaterial enthält, eine Faser gezogen wird, und wobei die Faser an dem Ende gleichförmig abgeplattet ist, so daß das Ende durch thermische Erweichung des Kerns einen elliptischen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, bei der die Abplattung erfolgt, etwa die Temperatur ist, bei der der Kern eine Viskosität zwischen 10* und 10⁷·⁵ Pa · see aufweist, und daß bei dem gewählten Glas für den Kern ein Glas für den Mantel gewählt wird, dessen Viskosität bei der Abplattungstemperatur zwischen etwa 10⁹ und 10'° Pa - see 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.