DE3036868A1

DE3036868A1 - Verfahren zum herstellen von koppel-verzweigung- und mischerelementen aus mindestens zwei lichtleitfasern

Info

Publication number: DE3036868A1
Application number: DE19803036868
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.phil. 8000 München Deserno
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-30
Filing date: 1980-09-30
Publication date: 1982-05-13

Description

Verfahren zum Herstellen von Koppel-Verzweigungs- und
Mischerelementen aus mindestens zwei Lichtleitfasern Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Koppel-VerzweiguDgs- und Mischerelementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Verfahren zur Herstellung eines vierporigen Verzweigungs- und Mischealements ist bereits aus Electr.
Lett. Vol. 14 Nr. 5 (märz 1978) S. 157 bis 158 bereits bekanntgeworden. Bei diesem Verzwigungs- und Miseherelement sind die aus Kern-Mantel-Fasern bestehenden Lichtleitfasern in Kunststoffkörper eingegossen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fertigungsverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches für die Massenproduktion geeignet ist und mit dem sich Elemente mit zwei, drei, aber auch mit mehr als vier Toren herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das vorgeschlagene Verfahren verbindet die folgenden Vorteile: Hoher Wirkungsgrad, einfache Fertigung und gute Reproduzierbarkeit bei tragbarem Justieraufwand, Hinzukommt der besondere Vorzug, daß das hergestellte Element leicht auseinander genommen und neu kombiniert werden kann. Der Herstellungsaufwand ist gering. Das Verfahren ist für alle Typen von Lichtleitfasern geeignet.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens geht aus den auf den Anspruch 1 rückbezogenen Verfahrensansprüchen hervor.
Das vorgeschlagene Verfahren führt auch zu neuartigen Koppel-Verzweigungs- und Mischerelementen mit zwei oder drei Toren, wie sie in den an die Verfahrensansprüche sich anschließenden Gegenstandsansprüchen angegeben sind.
Die Erfindung wird in der nun folgenden Beschreitung anhand der Figuren näher erläutert. Von den Figuren zeigen: Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein mit einem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten neuartigen Verzweigungs- und Mischerelement, das nur drei Tore aufweist, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Koppelbereich eines mit'einem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten neuartigen Koppelelements mit nur zwei Toren, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen zylindrischen Urägerkörper mit einer Nut, in die eine Lichtleitfaser eingelegt ist, Fig. 5 einen Schnitt durch die Fig. 4 längs der Linie 1-1,, Fig. 6 einen Schnitt wie in Fig. 5, wobei aber die Oberfläche'des Trägerkörpers bereits poliert und ein Teilbereich des Kerns der in der Nut befestigten Lichtleitfaser freigelegt ist, Fig. 7 in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf den in Fig. 6 durch einen Kreis umschriebenen Bereich, und Fig. 8 bis 12 einzelne Zwischenstufen bei der Herstellung eines viertorigen Verzweigungs- und Mischerlezits.
Das in der Fig. 1 dargestellte viertorige Verzweigungs-und Mischerelement unterscheidet sich von dem au3 der Literatur bereits bekannten Mischerelement nicht wesentlich. Die beiden gekrümmten Fasern 1 und 2 sind jedoch im Unterschied zu dem bekannten Element gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren in Trägerkörpern aus hartem Material, vorzugsweise Metall befestigt.
Bei. dem in der Fig. 2 drgestellten neuartigen Verzweigungs- und Mischerelement stößt auf den freigelegten Koppelbereich einer gekrümmten Faser 2 eine Stirnfläche einer Faser 3. Die Stirnfläche der Faser 3 ist zu ihrer Achse A relativ stark geneigt. Die Herstellung eines Tra"-gerkörpers mit einer Faser 3 kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren ohne weiteres durchgeführt werden. Es läßt sich dafür aber auch das aus der Literatur bekannte Verfahren verwenden.
Bei dem in der Figur 3 dargestellten einfachen Koppelelement stoßen eine Faser 3 und eine Faser 4 mit ihren Stirnseiten stumpf aufeinander. Auch dieses einfache, aber neuartige Koppelelement läßt sich mit dem vorgeschlagenen Verf,ahren,einfach herstellen. Es kann aber auch zur Herstellung das aus der Literaturstelle bekannte Verfahren verwendet werden.
Wie aus den Figuren 1 bis 3 zu entnehmen ist, lassen sich aus zwei verschiedenartigen Koppelhälften, nämlich einem Trägerkörper mit gekrUmmter Faser und einem Drägerkörper mit einer stirnseitig endenden Faser Elemente aufbauen, die zwei, drei und vier Tore aufweisen. Durch Kombination mehrerer solcher Bausteine lassen sich dann auch Elemente herstellen, die mehr als vier Tore aufweisen. Zur Herstellung sämtlicher Bausteine sind im wesentlichen nur drei Verfahrensschritte erforderlich, nämlich Herstellung eines Trägerkörpers mit einem geeigneten Führungskanal für die Faser, Befestigung der Faser in einem Fübrungskanal, Schliff und/oder Politur des Trägerkörpers. Bei einem Baustein mit einer Faser 3 oder 4 kann der Fuungskanal eine Nut oder beispielsweise auch eine Bohrung sein.
Anhand der Figuren 4 bis 7 wird die Herstellung eines Bausteines mit einer gekrümmten Faser 2 naher beschrieben. Ein zylindrisches Metallstück 5 mit einem typischen Durchmesser von 10 mm wird mit einer Nut 51 von typisch 0,2 mm Breite versehen. Der Boden der Nut folgt in ihrer Längsrichtung einer Ereiskurve mit dem Radius (siehe Figur 5). In die Nut wird nach Figur 5 eine Faser eingelegt und mit einem geeigneten Kitt derart befestigt, daß ihre Z(Mimmung etwa den'vorgegebenen Radius R annimmt.
Anschließend wird der so entstandene Körper geschliffen und poliert, bis der in Figur 6 dargestellte Körper entstanden ist, bei dem die Oberfläche 52 die polier Oberfläche ist. Eine Draufsicht auf die polierte Oberfläche 52 des polierten Körpers ist in der Figur 7 dargestellt.
Dabei ist nur der mit den Kreis 53 umgebene Bereich vergrößer dargestellt. Der plane Anschnitt der Faser 2 ähnelt einer Ellipse. Der Kernanschnitt ist mit 21 bezeichnet, der Mantelanschnitt mit 22. Uber die Länge L des Kernanschnitts läßt sich bei vorgegebenem Radius R die Tiefe des Kernanschnitts sehr genau kontrollieren, beispielsweise durch mikroskopische Kontrolle bei beleuchtetem. Kern.
Auf ähnliche Weise lassen sich auch Bauelemente mit Fasern 3 oder 4 herstellen. Eine Nut mit gekrummten Boden ist dabei nicht erforderlich. Es kann eine Nut verwendet werden, deren Boden schräg zur Fläche 52 verläuft, aber auch eine Bohrung.
Nach Herstellung der Bausteine werden zwei mit ihren Stoßflächen zusammengesetzt, entweder mit feste- Positionierung durch Paßbohrungen oder mit nachträglicher Justage und anschließender Fixierung.
Die einzelnen Arbeitsschritte und ein fertiges Element sind am Beispiel einer Viertorverzweiger-und Mischer- elementes, wie es aus der Literatur bekannt ist, anhand der Figuren 8 bis 12 noch einmal veranschaulicht. In der Figur 8 ist das Einlegen und Fixieren einer Lichtleitfaser 2 in die Nut eines zylindrischen Metallstücks 5 veranschaulicht. Nach dem Einkitten mittels eines optischen Kittel erfolgt die Bearbeitung des Kernanschnitts auf einem Polierteller 91 (Fig. 9). Die freien Enden der Faser 2 sind während dieses Vorgangs in Faserhaltern 9 und 94 fixiert. Zwei auf diese Weise hergestellte Bausteine werden zusammengefügt (Fig. 10), wobei zweckmäßigerweise ein Immersionsmittel zwischen die Bausteine gebracht wird. Nun erfolgt eine optoelektronisch kontrollierte Justage auf optimalen Wirkungsgrad. Dazu wird in eine der beiden Fasern Licht aus einer Lichtquelle Q eingekoppelt. Die drei anderen Faserenden enden vor jeweils einem Photodetektor PD. Die Justage wird zweckmäßigerweise mittels eines Prozessors mit Anzeige von Wirkungsgrad und Eeilerverhältnis gesteuert. Eine derartige Justiervorrichtung ist schematisch in der Figur 11 dargestellt. Die Figur 12 zeigt das Ausführungsbeispiel eines fertigen Elements mit integrierten Anschlußsteckern.
Das Element ist auf einem U-förmigen Träger befestigt, an dessen Schenkel die Bnschlußstecker angebracht sind.
Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Elementen ist noch eine wesentliche Miniaturisierung der Bauelemente möglich.
Bei entsprechender Stückzahl kann der vorgeschlagene Fertigungsweg z.B. bei Einsatz einer Video-Bildverarbeitung weitgehend automatisiert werden.
12 Figuren 6 Patentansprtche

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen von Eoppel-Verzweigun-und Mischerelementen aus zwei oder mehreren Lichtleitfasern, bei dem bei jeder Faser ein lichtleitender Bereich teilweise freigelegt wird und die so bearbeiteten und in jeweils einem Trägerkörper befestigten Fasern so zusammengebracht und fixiert werden, daß freigelegte: Bereiche verschiedener Fasern in Kontakt miteinander stehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Faser vor der Bearbeitung in einerNut oder einem Kanal eines rägerkörpers befestigt wird und daß anschließend der Trägerkörper im Bereich der Nut geschliffen und/oder poliert wird, bis ein lichtleitender Bereich der Faser freigelegt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zylinderförmige Trägerkörper mit Nuten oder Kanälen verwendet werden, die in einer Stirnfläche des Egrpers verlaufen oder enden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Trägerkörper mit einer Nut verwendet wird, deren Boden in Längsrichtung einer gekrümmten Linie folgt und daß eine Lichtleitfaser so eingebracht und befestigt wird, daß sie etwa die gekrrmmte Linie annimmt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Drägerkörper aus einem Metall verwendet wird.
5. Verzweigungs und Mischerelement aus zwei Lichtleitfasern, bei dem jede Lichtleitfaser in einem Trägerkörper befestigt ist, wobei be jeder Faser ein lichtleitender Bereich freigelegt ist, der in einer ebenen Fläche des Trägerkörpers liegt, und bei dem die lichtleitenden Bereiche der beiden Fasern in optischem Kontakt miteinander gebracht sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h. n e t ,-daß eine gebogene Faser mit einem seitlich freigelegten Bereich mit einer Faser mit einem stirnseitig freigelegten Bereich zusammengebracht sind.
6. Koppelelement aus zwei Lichtleitfasern, bei dem jede Lichtleitfaser in einem Trägerkörper befestigt ist, wobei bei jeder Faser ein lichtleitender Bereich freigelegt ist, der in einer ebenen Fläche des rägerkörpers liegt, und bei dem die lichtleitenden Bereiche der beiden Fasern in optischen Kontakt miteinander gebracht sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Faser mit jeweils einem stirnseitig freigelegten Bereich zusammengebracht sind.