DE3010820A1

DE3010820A1 - Anordnung mit einer haltevorrichtung zur halterung eines lichtwellenleiters

Info

Publication number: DE3010820A1
Application number: DE19803010820
Authority: DE
Inventors: Bodo 8000 München Tilly
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE3010820C2

Description

Anordnung mit einer Haltevorrichtung zur Halterung eines
Lichtwellenleiters Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer Haltevorrichtung zur Halterung eines Lichtwellenleiters, der von seinem einen Ende im Inneren einer Kapillare verläuft und mit dieser mittels Klebstoff verbunden ist, wobei die Kapillare ihrerseits wenigstens an einer Klebestelle, an der die Haltevorrichtung eine ebene Fläche aufweist, mit der Haltevorrichtung mittels Klebstoff fest verbunden ist.
Man kann Lichtwellenleiter durch Aufsetzen von Glaskapillaren mechanisch verstärken. Dabei werden die Kapillaren zweckmäßigerweise mit den Glasfasern verklebt. Durch diese Maßnahme läßt sich eine Glasfaser zur Justierung gut handhaben.
Problematisch bleibt jedoch die Fixierung der Kapillare.
Aus Kostengründen ist es vorteilhaft, die einmal justierte Kapillare mit eingeklebter Faser ihrerseits durch Kleben zu fixieren. Die mechanischen Spannungen im aushärtenden Kleber können dabei eine beträchtliche Dejustierung verursachen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Anordnung der vorstehend genannten Art derart auszubilden, daß sich mit möglichst einfach realisierbaren Mitteln eine möglichst exakte und dauerhafte Ausrichtung des Lichtwellenleiters erzielen läßt. Insbesondere sollen die von Laserdioden oder dgl. erzeugten Lichtmengen möglichst verlustarm in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der die Kapillare bildende Hohlkörper in bezug auf ein ebenfalls auf der Haltevorrichtung befestigtes Gegenstück angeordnet und ausgerichtet ist und wenigstens an der dem Ende der Glasfaser benachbarten Klebestelle eine ebene Außenfläche aufweist und mit der Haltevorrichtung derart verbunden ist, daß die ebene Außenfläche wenigstens annähernd parallel zu der ebenen Fläche der Haltevorrichtung angeordnet ist.
Insbesondere kann das Gegenstück eine Lichtquelle oder -senke oder ein weiterer Lichtwellenleiter sein. Vorzugsweise dient die Anordnung zur optischen Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einer Laserdiode als Lichtquelle.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die mechanischen Spannungen, die zur Dejustierung der zunächst exakt justierten Kapillare bei Aushärtung oder Alterung des Klebers führen können, gegenüber vergleichbaren Anordnungen erheblich herabgesetzt sind, so daß sich eine besonders genaue Fixierung und damit ein dauerhaft guter Koppelfaktor zwischen dem Lichtwellenleiter und dem Gegenstück erzielen läßt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kapillare an wenigstens zwei, durch eine Ausnehmung der Haltevorrichtung voneinander getrennten Klebestellen an der Haltevorrichtung befestigt. Dabei kann die Kapillare während der Justierung im Bereich der Ausnehmung, die vorzugsweise eine Vertiefung oder Öffnung sein kann, gehaltert werden, so daß sie in der Nähe des Gegenstücks nur sehr wenig über die Haltevorrichtung überzustehen braucht.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Anordnung derart ausgebildet, daß die Haltevorrichtung von E-förmiger Gestalt ist und daß die Kapillare an zwei Klebestellen unmittelbar mit der Haltevorrichtung und an einer dritten Klebestelle mit einem eine Lichtquelle tragenden Peltierelement verbunden ist.
Ferner kann die Anordnung derart ausgestaltet sein, daß die Haltevorrichtung von plattenförmiger Gestalt ist und daß Klebestellen am Plattenrand und zu beiden Seiten einer Öffnung der Haltevorrichtung angeordnet sind.
Die Kapillare hat zweckmäßigerweise die Gestalt eines Segmentes eines geraden Hohlzylinders oder eines mit einer zylindrischen Ausnehmung versehenen Quaders. Gegebenenfalls kann die Kapillare auch von anderer Gestalt sein. Insbesondere kann die Kapillare z.B. aus Raumgründen oder im Hinblick auf eine Verwendung des Lichtwellenleiters als Mantelmodenabstreifer die Gestalt eines Segmentes eines gekrümmten Hohlzylinders haben.
Die ebene Außenfläche der Kapillare ist vorzugsweise eine geschliffene Fläche, die sich auf besonders einfache Weise herstellen läßt. Zweckmäßigerweise besteht die Kapillare aus Glas. Die kann jedoch auch aus anderem Material, insbesondere aus durchsichtigem Kunststoff hergestellt sein. Es kann auch Metall oder dergleichen Verwendung finden.
Von besonderem Vorteil ist die exakte Ausrichtung des Lichtwellenleiters, wenn die Anordnung in Weiterbildung der Erfindung mit einer Linse versehen ist.
Bei einem besonders zweckmäßigem Verfahren zur Herstellung der Anordnung wird die Kapillare im Betriebszustand der Anordnung justiert und die Anordnung verbleibt, bisher Klebstoff ausgehärtet ist, im Betriebszustand.
Ein derartiges Verfahren ist für eine reproduzierbare Serienfertigung besonders gut geeignet und hat den besonderen Vorteil, daß Vorrichtungen zur Nachjustierung, die z.B. Genauigkeiten der Größenordnung von Mikro-Meßtischen aufweisen müßten, entfallen können.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen und anhand der in Fig. 5 dargestellten Anordnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Anordnung mit einer E-förmigen Haltevorrichtung zur optisches Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einer Laserdiode, Fig. 2 eine Anordnung mit einer ebenen Haltevorrichtung zur optischen Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einer Laserdiode, Fig. 3 den Querschnitt einer Klebestelle, in dem eine Kapillare einen kreissegmentartigen Umfang hat, Fig. 4 den Querschnitt einer Klebestelle, in dem eine Kapillare einen rechteckförmigen Umfang hat und Fig. 5 den Querschnitt einer Klebestelle, in dem eine Kapillare einen kreisförmigen Umfang aufweist.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung enthält die Haltevorrichtung 3, die zur Halterung des Lichtwellenleiters 1 und der Laserdiode 8 dient. Der Lichtwellenleiter 1 ist in Bezug auf die Laserdiode 8 angeordnet und ausgerichtet.
Er ist insbesondere durch eine Faser aus Glas, Plastik oder dergleichen gebildet. Vorzugsweise ist der Lichtwellenleiter 1 eine Glasfaser. Diese Glasfaser ist im freien Teil bzw. außerhalb der Kapillare bis zum Beginn der Kapillare mit einen Mantel versehen, der fest aufgepreßt oder eine Hohlhülle sein kann. Im weiteren Verlauf, insbesondere im Bereich der Haltevorrichtung 3 ist die Glasfaser ohne Mantel.
Die Haltevorrichtung 3 ist von E-förmiger Gestalt, wobei die drei Schenkel des "E" über einen Steg 34 miteinander verbunden sind. Der Schenkel 32 ist kürzer als die äußeren Schenkel 31 und 32 ausgebildet.
Der Steg 34 trägt in dem zwischen den Schenkeln 32 und 33 liegenden Bereich das Peltier-Element 9, auf dem die Laserdiode 8 angebracht ist. Das Peltier-Element 9 ist auf der einen, warmen Seite w mit einer Seitenfläche des Schenkels 32 wärmeschlüssig verbunden und auf der gegenüberliegenden, dem Schenkel 32 zugewandten kalten Seite k von der Haltevorrichtung 3 durch Luft wärmemäßig isoliert. Der kalte Teil des Peltier-Elementes 9 trägt stirnseitig die Laserdiode 8.
Der Lichtwellenleiter 1 verläuft im Bereich der Haltevorrichtung 3 im Inneren der Kapillare 5. Er ist mittels Klebstoff mit der Kapillare verbunden und steht an dem der Laserdiode 8 benachbarten Ende der Kapillare 5 etwas,insbesondere etwa 0,5 bis 2 mm aus der Kapillare 5 hervor. Auf der der Laserdiode 8 abgewandten Seite der Kapillare 5 verläuft der Lichtwellenleiter 1 im Inneren des Schrumpfschlauches 2. Der Schrumpfschlauch ist mit einem Teil seiner Länge auf die Kapillare 5 aufgesetzt und schützt den Lichtwellenleiter 1 in dem Bereich, in dem er die Kapillare verläßt und in seinen freien ummantelten Teil übergeht. Die Kapillare 5 ist an den drei Klebestellen 51,52 und 53 auf der Haltevorrichtung 3 befestigt. Die Klebestelle 51 befindet sich dort, wo die Kapillare durch den Schenkel 31 hindurchgeführt ist und dient zur Zugentlastung. Der Kleber ist durch den Klebstoffkanal 35 geführt.
Die Klebestelle 52 verbindet die Kapillare 5 mit der stirnseitigen ebenen Fläche des mittleren Schenkels 32 und mit einer ebenen Fläche des Peltier-Elementes 9, die auf der warmen Seite w des Peltier-Elementes 9 liegt und die mit der für die Klebeverbindung vorgesehenen ebenen Fläche 7 des Schenkels 32 fluchtet.
Die Klebestelle 53 befindet sich auf einer ebenen stirnseitigen Fläche des Peltier-Elementes 9, die auf der kalten Seite k des Peltier-Elementes 9 liegt und die ebenfalls mit der ebenen Fläche 7 des Schenkels 32 fluchtet.
Die Kapillare 5 steht in Richtung zum anderen äußeren Schenkel 32 etwas über dem mittleren Schenkel 32 über.
Die Dicke der an den Klebestellen 51.. .53 befindlichen Klebemasse ergibt sich aus der im Betriebszustand vorgenommenen Justierung, die vor dem Aushärten der Klebemasse vorgenommen wird. Der aus Toleranzgründen erforderliche Abstand wird so gering wie möglich gehalten.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß Längenänderungen, die durch den Betrieb des Peltier-Elementes in diesem stattfinden, sich nicht auf die Justierung bezüglich der Achsen auswirkt, die senkrecht zur Längsachse des Lichtwellenleiters 1 liegen.
Vorteilhaft ist es, die Haltevorrichtung mit einer Schutzkappe zu versehen.
Die Kapillare ist an den Klebestellen so abgeschliffen, daß der in Fig. 2 im Schnitt gezeigte zylindersegmentartige Umfang entsteht. Dabei kann die geschliffene ebene Fläche alle oder mehrere Klebestellen umfassen oder es kann für jede Klebestelle eine eigene ebene Fläche vorgesehen sein. Im Hinblick auf eine rationelle Fertigung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Kapillare auf dem für die Klebestellen vorgesehenen Bereich durchgehend abzuschleifen.
Die Kapillare 5 wurde vor dem Aushärten der Klebemasse 6, die sich zwischen der geschliffenen ebenen Fläche der Kapillare 5 und der ebenen Fläche des Schenkels 32 befindet, so ausgerichtet und justiert, daß der aus der Kapillare hervorstehende Lichtwellenleiter 1 mit der strahlenden Fläche der Laserdiode 8 fluchtet und somit das von der Laserdiode emittierte Licht möglichst vollständig in den Lichtwellenleiter 1 gelangt und eine daran angeschlossene Meßeinrichtung einen Maximalwert anzeigt.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit einer plattenförmigen Haltevorrichtung 3'. Die Haltevorrichtung 3' ist etwa in der Mitte mit einer rechteckförmigen Ausnehmung versehen. Neben der Ausnehmung ist die Laserdiode 8 aufgeklebt. Zweckmäßigerweise kann die Laserdiode - damit sie dem Lichtwellenleiter gegenüberliegt - auf einem unterhalb der Platte angeordneten Peltier-Element angebracht sein.
Die Kapillare 5 ist an drei Stellen durch Kleben mit der Haltevorrichtung 3 fest verbunden. Die Klebestelle 51' befindet sich in der Nähe des Plattenrandes. Die Klebestellen 52' und 53r liegen zu beiden Seiten der Öffnung 6.
Die Justierung der Kapillare 5 wird zweckmäßigerweise wie anhand von Fig. 1 beschrieben, vorgenommen. Die fensterartige Öffnung 6 gestattetses, die Kapillare 5 beim Justieren bequem zu handhaben.
Fig. 3 zeigt den Querschnitt einer Klebestelle für eine Kapillare, die die Gestalt eines Hohlzylindersegmentes hat. Der Querschnitt des Hohlzylinders ist ein Kreissegment mit Ausnehmung. An der Klebestelle ist nur die ebene Fläche 50 der Kapillare 5 mittels der Klebemasse 6 mit der ebenen Fläche 7 verbunden. Der Abstand der ebenen Flächen 50 und 7 beträgt a. Längenänderungen + taa a dieses Abstandes sind sehr klein.
Dies gilt auch für die Anordnung nach Fig. 4, bei der die Kapillare 5 nach Art von Fensterglas eine quaderförmige Gestalt hat, d.h. auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten eine ebene Fläche aufweist. Die Kapil lare 5 ist auf der einen ebenen Seite mittels der Klebmasse 6 mit der ebenen Fläche 7 fest verbunden.
Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer Klebestelle mit einer Kapillare, die keine ebene Außenfläche aufweist, sondern die Gestalt eines Hohlzylinders hat. Wie Untersuchungen im Rahmen der Erfindung gezeigt haben, verusacht eine Längenänderung E b' der Klebemasse eine Dejustierung, die durch mechanische Spannungen im aushärtenden Kleber bedingt sind. Das Ausmaß der Dejustierung ist zum ersten durch den Hebelarm c', zum zweiten durch die relativ lange Klebestrecke b' bestimmt. Hebelarm c' und Klebestrecke b sind mit der abgeschliffenen Kapillare nach Fig. 3 oder Fig. 4 un ein Vielfaches reduziert (a,c).
Daher sind bei Verwendung der abgeschliffenen Kapillare auch die mechanischen Spannungen, die zur Dejustierung bei Aushärtung und Alterung des Klebers führen, so weit herabgesetzt, daß sie nicht mehr stören.
Bei der Herstellung der Anordnung kann, da der Lichtwellenleiter mit der Kapillare versehen ist, eine kräftige Klemmeinrichtung die Verbindung zu einem 3ustier-Meßtisch herstellen, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der Faser besteht.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung mit einer Haltevorrichtung zur Halterung eines Lichtwellenleiters, der von seinem einen Ende im Inneren einer Kapillare verläuft und mit dieser mittels Klebstoff verbunden ist, wobei die Kapillare ihrerseits wenigstens an einer Klebestelle, an der die Haltevorrichtung eine ebene Fläche aufweist, mit der Haltevorrichtung mittels Klebstoff fest verbunden ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der die Kapillare (5) bildende Hohlkörper in bezug auf ein ebenfalls auf der Haltevorrichtung (3) befestigtes Gegenstück angeordnet und ausgerichtet ist und wenigstens an der dem Ende der Glasfaser benachbarten Klebestelle eine ebene Außenfläche (50) aufweist und mit der Haltevorrichtung (3) derart verbunden ist, daß die ebene Außenfläche (50) wenigstens annähernd parallel zu der ebenen Fläche (7) der der Haltevorrichtung (3) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n M e i c h n e t, daß die Kapillare (5) an wenigstens zwei, durch eine Ausnehmung der Haltevorrichtung (3) voneinander getrennten Klebestellen an der Haltevorrichtung (3) befestigt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z ei c h n e t, daß die Haltevorrichtung (3)-von E-förmiger Gestalt ist und daß die Kapillare an zwei Klebestellen unmittelbar mit der Haltevorrichtung und an einer dritten Klebestelle mit einem eine Lichtquelle tragenden Peltier-Element verbunden ist (Fig. 1).
4. Anordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß die Haltevorrichtung (3) von plattenförmiger Gestalt ist und daß Klebestellen am Plattenrand und zu beiden Seiten einer Öffnung der Haltevorrichtung angeordnet sind (Fig. 2).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kapillare (5) die Gestalt eines Segmentes eines geraden Hohlzylinders hat.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kapillare (5) die Gestalt eines mit einer zylindrischen Anordnung versehenen Quaders hat.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kapillare (5) die Gestalt eines Segmentes eines gekrümmten Hohl zylinders hat.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ebene Außenfläche (7) der Kapillare (5) eine geschliffene Fläche ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h . g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lichtwellenleiter (1) an seinem Ende mit einer Lime versehen ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Kapillare im Betriebszustand der Anordnung justiert und daß die Anordnung, solange, bis der Klebstoff ausgehärtet ist, im Betriebszustand verbleibt.