DE3034873A1 - Tapering of optical waveguide fibres - by combined use of heating and drawing, where heater is driven along fibre during drawing - Google Patents

Tapering of optical waveguide fibres - by combined use of heating and drawing, where heater is driven along fibre during drawing

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DE3034873A1 DE19803034873 DE3034873A DE3034873A1 DE 3034873 A1 DE3034873 A1 DE 3034873A1 DE 19803034873 DE19803034873 DE 19803034873 DE 3034873 A DE3034873 A DE 3034873A DE 3034873 A1 DE3034873 A1 DE 3034873A1
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
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    • C03B23/0473—Re-forming tubes or rods by drawing for forming constrictions
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends

Abstract

A heater is employed to heat a narrow zone of a fibre to its m.pt.; and the fibre is then drawn by a tensile stress applied to at least one of its ends. During the drawing operation, the heater is moved along the fibre; and the speed of travel of the heater, and the drawing speed, are controlled so the desired taper is obtd. The heater pref. travels at a slower speed than the drawing speed, and in the opposite direction to the drawing direction. This sequence of operations is pref. repeated, and the heater moved along the entire tapered zone. Used in optical data transmission, e.g. when a fibre is to be coupled to a laser diode. The end of the fibre must be reduced in dia. to suit the diode. The invention permits the easy prodn. of conical or stepped tapers.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleitertapers Process for the production of a fiber optic taper

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtwellenleitertapers, wobei der Lichtwellenleiter in einer schmalen Zone von einer Wärmequelle bis zum Schmelzpunkt erhitzt und der Taper durch Anlegen einer Zugkraft an mindestens einem Ende des Lichtwellenleiters gezogen wird.The invention relates to a method for producing an optical waveguide taper, wherein the optical waveguide in a narrow zone from a heat source to Melting point heated and the taper by applying a tensile force to at least one The end of the fiber optic cable is pulled.

In der optischen Übertragungstechnik sind für spezielle Anwendungsfälle Taper an Lichtwellenleitern gewünscht. Beispielsweise, wenn ein Lichtwellenleiter an eine Laserdiode, die eine gegenüber dem Lichtwellen.leiterquerschnitt sehr kleine Lichtaustrittsfläche besitzt, angekoppelt werden soll, ist eine allmähliche Querschnittsverjüngung des Lìchtwellenleiters nötig. Oder sollen zwei Lichtwellenleiter r,-terschiedlicher Durchmesser stirnflächig miteinander gekoppelt werden, so wird der Lichtwellenleiter mit größerem Querschnitt an seinem Ende mit einem Taper versehen, der mit einem an den dünneren Lichtwellenleiter angepaßten Querschnitt endet. Lichtwellenleiter mit Tapern werden uch benutzt zum Aufbau von optischen Kopplern. Ein olcher tischer Koppler,'bei dem seitlich von einem Lie'ltweller, ter in einen anderen parallel dazu verlaufenden Licht eingekoppelt wird, ist aus der DE-OS 28 39 428 bekannt. Die Lichtwellenleiter sind im Koppelbereich verjüngt und dort: miteinander verschmolzen. Diese Verjüngung stellt einen Doppeltaper dar, der gemäß der DE-OS 28 39 428 dadurch hergestellt wird, daß eine feststehende Wärmequelle den Lichtwellenleiter bis zum Schmelzpunkt in einer bestimmten Zone erhitztaund der Lichtwellenleiter beidseitig dieser Zone einer Zugbeansprechung unterworfen wird. Das hier beschriebene Verfahren setzt enge Grenzen bei der Gestaltung des Tapers. Die Form des Tapers läßt sich nämlich lediglich durch die Geschwindigkeit, mit der der Lichtwellenleiter zu beiden Seiten der Schmelzzone auseinandergezogen wird, in geringem Maße beeinflußen. Die Taperform läßt sich durch die Breite der Schmelzone beeinflussen, wobei sich Schwankungen im Temperaturprofil auf die Taperform auswirken.In the optical transmission technology are for special applications Taper on fiber optic cables desired. For example, if a fiber optic cable to a laser diode, which is very small compared to the light wave conductor cross section Light exit surface, which is to be coupled, is a gradual tapering of the cross-section of the light waveguide is necessary. Or should two optical waveguides r, -different Diameter are coupled to one another at the face, so the optical waveguide provided with a larger cross-section at its end with a taper with a ends at the thinner optical waveguide adapted cross-section. optical fiber Tapers are also used to build optical couplers. An olcher table Coupler, 'where the side of a Lie'ltweller, ter in another Light running parallel to this is coupled in from DE-OS 28 39 428 known. The optical fibers are tapered in the coupling area and there: with each other merged. This taper represents a double taper, which according to DE-OS 28 39 428 is produced in that a fixed heat source is the optical waveguide heated to the melting point in a certain zone and the optical waveguide is subjected to a tensile response on both sides of this zone. The one described here Procedure sets narrow limits in the design of the taper. The shape of the taper can namely only by the speed with which the optical waveguide is pulled apart on both sides of the melting zone, affect to a small extent. The taper shape can be influenced by the width of the melting zone, whereby Fluctuations in the temperature profile affect the taper shape.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, Lichtwellenleitertaper verchiedenster Formen gut produzierbar herstellen zu können.The invention is therefore based on the object of specifying a method which makes it possible to manufacture fiber optic taper of the most varied of shapes in a way that can be easily produced to be able to.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Ziehen des Tapers die Wärmequelle entlang dem Lichtwellenleiter gefahren wird und dabei die Ziehgeschwindigkeit und (iie eschwindigkeit, mit der die Wärmequelle bewegt wird, so groß gewählt werden, daß sich die gewünschte Taperform einstellt.This object is achieved according to the invention in that when pulling of the taper, the heat source is moved along the fiber optic cable and thereby the pulling speed and the speed at which the heat source moves is chosen so large that the desired taper shape is obtained.

Zweckmäßige Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.Appropriate embodiments of the method according to the invention are based the subclaims.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird nun die Erfindung näher erläutert.Based on the embodiments shown in the drawing now the invention is explained in more detail.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen einzelne Verfahrensschritte zur} Herstellung eines Tapers; und in Fig. 4 ist ein nach dm Verfahren hergestellter gestufter Taper dargestellt.Figures 1 to 3 show individual process steps for} production a taper; and in Fig. 4 is a after dm Process manufactured stepped taper shown.

Wie die Fig. 1 schematisch zeigt, wird zunächst der mit einem Träger zu versehende Lichtwellenleiter 1 in zwei Halterungen 2 und 3 festgelegt. Beide Halterungen sind st angeordnet, daß sie voneinander weg nach rechts bzw. links aaße verschoben werden können. Zwischen den Halterungen befììldet sich dieAWärmequelle, in diesem Fall ein zwischen den F.lektrodenpaar 4 gezündeter Lichtbogen, die entlang dem Lichlwellenleiter 1 fahrbar ist.As FIG. 1 shows schematically, the first one with a carrier to be provided optical waveguide 1 set in two brackets 2 and 3. Both Brackets are arranged so that they aaße away from each other to the right or left can be moved. The heat source is located between the brackets, In this case an arc ignited between the pair of electrodes 4, which runs along the Lichlwellenleiter 1 is mobile.

Mit Hilfe des Lichtbogens wird zuerst - Fig. 2 verdeutlicht dies - der Lichtwellenleiter 1 in einer schmalen Zone 5 bis zum Schmelzpunkt erhitzt. Gleichzeitig werden die beiden Halterungen 2 und 3 um ein geringes Stück (in Pfeilrichtung) auseinandergezogen, wodurch der Lichtwellenleiter in der Schmelzzone 5 eine Verjüngung erfährt Der Lichtwelleneit.er muß zu beiden Seiten soweit gezogen werden, daß diese Verjüngung die gleichen Querschnittsabmessungen hat wie die dünnste Stelle des gewünschten Tapers.With the help of the arc is first - Fig. 2 illustrates this - the optical waveguide 1 is heated in a narrow zone 5 to the melting point. Simultaneously the two brackets 2 and 3 are pulled apart a little (in the direction of the arrow), whereby the optical waveguide experiences a taper in the melting zone 5 Der Lichtwelleneit.er must be drawn so far on both sides that this taper has the same cross-sectional dimensions like the thinnest part of the desired taper.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin (vgl. Fig. 3), daß der Lichtwellenleiter nur noch zu einer Seite hin gezogen wird. Die Halterung 3 bleibt also beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in ihrer vorher erreichten Position, wogegen die Halterung 2 nach links bewegt wird. Während der Lichtwellenleiter nach links mit einer konstanten Ceschwindigkeit ausgezogen wird, wird das Elektrodenpaar 4 mit t)rennendem Lichtbogen aus der anfänglichen Schmelzzone 5 herafls in Richtung auf die nicht bewegte Halterung 3 gefahren mit einer Geschwindigkeit, die kleiner als die Ziehgeschwindigkeit ist. Somit bildet sich von der anfänglichen Schmelzzone 5 an bis zu dem Punkt, wo die Elektroden 4 schließlich stuhen bleiben, ein exponentiell verlaufender Taper 6. Die Eänge des Tapers hängt von der ZiehgescEwindigkeit und der schwindigkeit, mit der die Wärmequelle bewegt wird, ab. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung eines längeren Tapers mit allmählicherem Übergang vöm großen auf den kleinen Querschnitt als das mit einer feststehenden nur auf eine Zone des Lichtwellenleiters gerichteten Wärmequelle'möglich ist. Sehr langgezogene Taper sind deshalb erwünscht, weil sie verlustärmer sind als kurze.The next step is (see. Fig. 3) that the Optical fiber is only pulled to one side. The bracket 3 remains So in the present embodiment in their previously reached position, whereas the holder 2 is moved to the left. During the fiber optic after is pulled out at a constant speed on the left, the pair of electrodes becomes 4 with t) running arc from the initial melting zone 5 in the direction on the stationary holder 3 driven at a speed that is lower than the pull speed is. Thus it forms from the initial melting zone 5 to the point where the electrodes 4 finally stop, an exponential running taper 6. The length of the taper depends on the drawing speed and the speed at which the heat source is moved. This Process enables the production of a longer taper with a more gradual transition from the large to the small cross-section than that with a fixed cross-section only to one Zone of the optical waveguide directed heat source 'is possible. Very drawn out Tapers are desirable because they are less lossy than short ones.

Soll ein Lichtwellenleiter mit einem Taper am Ende versehen werden, ist der in Fig. 3 gezeigte Taper 6 kurz vor der anfänglichen Schmelzzone 5 von dem restlichen Lichtwellenleiter abzutrennen. Für einen Lichtwellenleiter mit einem Doppeltaper, wie er bei einem optischen Koppler zum Einsatz kommt, wird das oben beschriebene Verfahren noch einmal wiederholt. Bloß wird jetzt die Halterung 3 nach rechts gezogen, während die Halterung 2 in der zuletzt erreichten Position stehenbleibt, und der Lichtbogen wird von der Schmelzzone 5 aus nach links gefahren. Um einen symmetrischen Doppeltaper zu erhalten, müssen die vorher gewählten Geschwindigkeiten für das Ziehen des Lichtwellenleiters und das Verschieben der Elektroden 4 beibehalten werden.If a fiber optic cable is to be provided with a taper at the end, is the taper 6 shown in Fig. 3 just before the initial melting zone 5 of the cut off the remaining fiber optic cable. For a fiber optic cable with a Double taper, as it is used in an optical coupler, is that above described procedure is repeated once more. The only thing now is the bracket 3 pulled to the right, while the holder 2 remains in the last position reached, and the arc is moved from the melting zone 5 to the left. To one To get symmetrical double tapers, the previously selected speeds must be used for pulling the optical waveguide and moving the electrodes 4 will.

Wiederholt man den Ziehvorgang mit gleichzeitigem Verschieben des Lichtbogens, so lassen sich extrem lange Taper hertellern. Dabei muß der Lichtbogen jedesmal von der anfänglichen Schmelzzone 5 bis zum Taperanfang, der beim vorhergehenden Ziehvorgang entstanden ist, gefahren werden, damit der Taper 6 gleichmäßig und stufenlos wird.If you repeat the pulling process while moving the Arc, extremely long tapers can be produced. There must be the arc each time from the initial melting zone 5 to the beginning of the taper, the one in the previous one Pulling process has arisen, be driven so that the taper 6 evenly and continuously will.

Beispielsweise läßt sich auch ein gestufter Taper mit mehreren zylinderförmigen Abschnitten, wie in Fig. 4 gezeigt, herstellen. Dazu wird der Lichtbogen während des Ziehvorganges mehrmals zwischen Anfang und Ende des Tapers hin und her gefahren.For example, a stepped taper with several cylindrical ones can also be used Make sections as shown in Fig. 4. To do this, the arc is used during of the drawing process moved back and forth several times between the beginning and end of the taper.

)urch Variationen von Ziehgeschwindi;keit und dazu relati- ver Bewegung der Wärmequelle besteht die Möglichkeit zur Herstellung der verschiedensten Taperformen, von denen hier nur einige besehrieben worden sind; Leerseite) owing to variations in the pulling speed and the relative ver Movement of the heat source gives the opportunity to produce the most diverse Taper shapes, only a few of which have been described here; Blank page

Claims (4)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleitertapeis, wobei der Lichtwellenleiter in einer schmalen Zone von einer Wärmequelle bis zum Schmelzpunkt erhitzt und der Taper durch Anlegen einer Zugkraft an mindestens eie Ende des Lichtwellenleiters gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ziehen des Tapers (6) die Wärmtquelle (4) entlang dem Lichtwellenleiter gefahren wird und dabei die Ziehgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit, mit der die Wärmequelle bewegt wird, so groß gewählt werden, daß sich die gewünschte Taperform einstellt.Claims 1. A method for producing an optical waveguide tape, wherein the optical waveguide in a narrow zone from a heat source to Melting point heated and the taper by applying a tensile force to at least one The end of the optical fiber is pulled, characterized in that when pulling of the taper (6) the heat source (4) is moved along the optical waveguide and thereby the pulling speed and the speed with which the heat source moves is chosen so large that the desired taper shape is obtained. 2, Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleitertapers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (4) entgegen der Ziehrichtung eines der beider, Lichtwellenleiterenden (1) gefahren wird und dabei die Ziehgeschwindigkeit größer ist als die Geschwindigkeit, rnit der die Wärmequelle bewegt wird 3. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleitertapers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,.daß der Ziehv8rgang 'mehrmals durchgeführt wird und jedesmal erneut auch die Wärmequelle (4) in dieselbe Richtung entlang dem gesamten jeweils beim vorhergehenden Ziehvorgang entstandenen Taper 46) gefahren wird.2, a method for producing an optical waveguide taper according to claim 1, characterized in that the heat source (4) counter to the direction of drawing one the two fiber optic cable ends (1) is driven and the pulling speed is greater than the speed with which the heat source is moved 3. Method for producing an optical waveguide taper according to one of the preceding Claims, characterized in that the drawing process is carried out several times and each time again the heat source (4) in the same direction along the whole Taper 46) created in each case during the previous drawing process is driven. 4. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleitertapers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (4) beim Ziehen des Tapers entlang des Lichtweilenleiters (1) mehrmals hin und her gefahren wird.4. A method for producing an optical waveguide taper according to claim 1, characterized in that the heat source (4) when pulling the taper along of the optical fiber (1) is moved back and forth several times.
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