DE3046480A1

DE3046480A1 - Verfahren zur herstellung eines optischen faserstranges

Info

Publication number: DE3046480A1
Application number: DE19803046480
Authority: DE
Inventors: Rogers H. 55420 Bloomington Minn. Anderson; Chen 55343 Hopkins Minn. Di; Bernal G. 55343 Minnetonka Minn. Engique
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1981-08-27
Also published as: JPS56101107A; ZA806574B; US4271104A; GB2066502A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserstranges nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Derartige Faserstränge werden beispielsweise bei der Bildübertragung verwendet. Hierbei müssen sehr große Faseranordnungen sorgfältig positioniert werden. Gewöhnlicherweise erfolgt dies mittels einer großen Anzahl individueller Fasern, die sodann in Bezug aufeinander ausgerichtet werden, wobei beispielsweise ein Plastik-Füllmaterial verwendet werden kann, um die Fasern in ihrer richtigen Ausrichtung zu halten. Das genaue Ausrichten der Fasern kann hierbei sehr schwierig sein. Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eindimensionaler Anordnungen aus individuellen optischen Fasern werden die Fasern parallel in eine Haltevorrichtung eingelegt, und es wird eine Reihe von Abstandsgliedern zwischen die Fasern eingelegt. Die ganze Anordnung wird sodann erhitzt/um die Abstandsglieder aufzuweichen und die Fasern miteinander zu verbinden. Wenn die Anordnung abgekühlt wird, so sind die Fasern durch die Abstandsglieder miteinander verbunden. Die so gebildeten Faseranordnungen können gestapelt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Faserstranges in der Weise zu verbessern, daß der Faserstrang bei genauer Ausrichtung der einzelnen Fasern aufeinander in einfacher und wirtschaftlicher Weise hergestellt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kabelstrang optischer Fasern hergestellt, indem ein flaches Band heißgewalzt oder stranggepreßt wird und die Faseranordnung durch Veränderung des Brechungsindexes alternierender Streifen gebildet wird, indem mechanisch oder durch Diffusionauf die einzelnen Streifen eingewirkt wird. Ein texturiertes oder gewelltes Oberflächenband

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kann ebenfalls durch H.eißwalzen oder Strangpressen hergestellt werden, wodurch eine große eindimensionale Faseranordnung erzeugt wird.

An Hand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellter Faserstränge sei im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Ansicht eines Abschnittes eines texturierten Faserbandes.

Fig. 2 Eine Ansicht eines Abschnittes eines ebenen Faserbandes, in welchem alternierende Streifen durch Modifizierung des Brechungsindexes gebildet werden.

Die vorliegende Erfindung behandelt die Herstellung eines transparenten optischen Faserbandes, bei welchem mehrere optische Fasern nebeneinander angeordnet sind. Hierbei sollen die optischen Fasern nicht nur für sichtbares Licht, sondern auch für Infrarotlicht durchlässig sein. Das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete für Infrarotlicht transparente Material kann beispielsweise aus Silberhalogenid oder Thalliumhalogenid bestehen.

Gemäß Figur 1 ist ein Abschnitt eines optischen Faserbandes 10 ¹HIt texturierter Oberfläche dargestellt, wobei das Band durch Heißwalzen mit einer entsprechend geformten Walze hergestellt wird. Das Faserband 10 kann in gleicher Weise durch Strangpressen mittels einer entsprechend geformten Walze hergestellt wird. Das Faserband 10 kann in gleicher Weise durch Strangpressen mittels einer entsprechend geformten Preßform hergestellt werden. In jedem Fall ergibt sich ein Feld zylindrischer Fasern 11 bis 16, deren Seiten über einen Bereich 17 mit verminderter Dicke jeweils miteinander verbunden sind. Die

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Signalkopplung (übersprechen) zwischen den einzelnen Fasern hängt von der Dicke des Verbindungsbereiches 17 ab und wird um so geringer, je dünner dieser Verbindungsbereich 17 ist. Ein induzierter Dehnungseffekt (fotoelastischer Effekt) kann ebenfalls in dem Bereich 17 verwendet werden,um den Brechungsindex in diesem Verbindungsbereich 17 zu vermindern, indem dort eine höhere Restdehnung belassen wird. Eine Beschichtung 1R mit geringerem Brechungsindex kann sodann auf dem Faserband an-.gebracht werden bzw. es kann ein dünnes Band mit geringerem Brechungsindex benutzt werden,um die Schichten optischer Faserbänder voneinander zu trennen. Das dargestellte Faserband weist eine Breite von 6 Fasern auf, wobei jedoch diese Breite nur zwecks einer vereinfachten Darstellung gewählt wurde und in Wirklichkeit eine sehr viel größere Breite vorliegen kann.

In Figur 2 ist ein Abschnitt eines flachen Faserbandes 20 dargestellt, das durch H.eißwalzen oder Strangpressen erzeugt wurde. Um mehrere benachbarte Fasern in dem Band zu bilden, erfolgt eine longitu dLnale Trennung der Fasern durch Reduzierung (bzw. Erhöhung) des Brechungsindexes entlang paralleler die Fasern abgrenzender Linien. Beispielsweise kann ein induzierter Dehnungseffekt (fotoelastischer Effekt) verwendet werden, um den Brechungsindex zu ändern. Ferner kann ein fotolithografisches Verfahren verwendet werden, um eine Gittermaske in Form paralleler Linien 21 zur Abgrenzug der Fasern aufzubringen. Die Modifikation des Bandmateriales zwecks Bildung abwechselnder Bereiche mit hohem und niedrigem Brechungsindex in dem Band kann durch thermische Difusion erfolgen, oder es kann von dem Verfahren des Ionenaustausches bzw. der Ionenimplantation Gebrauch gemacht werden. Die maximale Brechungsindexänderung wird durch die geforderte numerische AperturNA der Infrarotstrahlung in der Eingangs-Brennebene vorgegeben, wobei die numerische Apertur durch folgende Beziehung vorgegeben ist:

NA =
Bei einem typischen Infrarotmaterial mit η ungefähr = 2,2 und

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NA ungefähr =0,3 ergibt sich eine benötigte Brechungsindexänderung A η ungefähr 0,02. Dies ist leicht erzielbar indem beispielsweise AgBr in AgCl eindiffundiert wird.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung sei auf die ältere US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 27958 vom 9. April 1979 verwiesen, in der eine umhüllte Faser beshrieben wird, wobei die Faser aus AgCl und die Umhüllung aus AgBr besteht. Sowohl der Kern der Faser als auch die Umhüllung bestehen somit aus einem Halogenidmaterial und die umhüllte Faser wird durch ein Strangpreßverfahren erzeugt. Bei erhöhter Temperatur wird das Halogenidmaterial plastisch und deformiert sich ähnlich wie Metall, sodaß es möglich ist,ähnlich wie bei der Metallbearbeitung Stranpreß- und Walzoperationen auszuführen. Bei der vorliegenden Erfindung kann das dort beschriebene zusammengesetzte Ausgangsmaterial bei der Heißverarbeitung verwendet werden,um optisch voneinander getrennte Faseranordnungen zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Ausgangsplatine ähnlich wie das Band 20 aussehen, jedoch eine größere Abmessung aufweisen. Beispielsweise kann die Ausgangsplatine eine Länge von 30 bis 60 cm und eine Breite von einigen cm aufweisen während das Faserband eine Breitenabmessung in der Größenordnung von v/eniger als einem, cm bei einer Dicke von 0,1 bis 0,6 mm und einer Länge von mehreren tausend Metern aufweisen kann. De' Ve.rf erire^-schritt der Brechungs^iiidexänderung wird besser an der Ausgangsplatine anstatt an dem gebildeten Faserband ausgeführt. Bei der Bildung des Faserbandes aus der Ausgangsplatine bestehen sodann bereits getrennte optische Faserkanäle in dem Band.

Eine andere Ausgangsform besteht aus einem Umhüllungsmaterial, in welchem durch Bohren oder andere Mittel mehrere parallele Löcher angebracht werden, durch die das Kernmaterial eingefüllt wird. Dies kann durch Fjiien mit Stangen von Kernmaterial oder durch chemische Dampfablagerung geschehen wobei Kern-

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material in den Bohrungen des Umhüllungsmaterials abgelagert
wird.Ferner können auch Kristalle aus einer Lösung gezogen werden. Das so gebildete Ausgangsmaterial wird sodann zusammengeklappt, thermisch diffundiert und in der zuvor erläuterten Weise stranggepreßt,um ein Band mit mehreren optischen Kanälen zu bilden.

Die Bandfaseranordnung ist besonders für eine Anwendung geeignet ι bei der ein Bild in einer Brennebene festzustellen ist, da die Fasern innerhalb jedes Bandes gleichmäßig zueinander ausgerichtet sind und es relativ leicht ist,Bänder in einer zweidimensionalen Anordnung zu stapeln. Das Aussortieren einzelner
Fasern zwecks Bildung eines zweidimensionalen kohärenten Faserbündels wird auf Grund der vorliegenden Erfindung entbehrlich..

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Leerseite

Claims

HONEYWELL INC. -,, W^

Honeywell Plaza 1007443 Ge

Minneapolis, Minn. USA Hz/Vwg.

Verfahren zur Herstellung eines optischen Faserstranges

Patentansprüche:

• 1; Verfahren zur Herstellung eines einheitlichen strangförmigen Blattes optisch voneinander getrennter Fasern, gekennzeichnet durch folgende Schritte: überführung eines optisch transparenten Materiales durch Erhitzen in eine plastische Konsistenz; Formung eines strangförmigen Blattes aus dem optisch transparenten Material;

Iteduzierung des Brechungsindexes entlang paralleler schmaler Streifen des strangförmigen Blattes, um das Blatt in mehrere optische Faserwege zu unterteilen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Halogenides als optisch transparentes Material.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswahl des optisch transparenten Materials aus einer Gruppe, die silberhalogenid und T.halliumhalogenid umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch die Verwendung eines optisch transparenten Ma-

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teriales, welches für die Wellenlänge von Infrarotlicht transparent ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formung des strangförmigen Blattes durch Strangpressen erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Formung des strangförmigen Blattes durch Heißwalzen erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Reduzierung des Brechungsindexes durch einen induzierten Dehnungseffskt (fotoelastischer Effekt) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet / daß die Reduzierung des Brechungsindexes durch Diffusion erfolgt.

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