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Titel
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Verfahren zur Herstellung eines Y-Abzweiges Anwendungsgebie t Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Y-Abzweiges, bei dem die
Reprodu74erbarkeit erhöht und die Lichtverluste gesenkt werden und der in der Lichtleiternachrichtentechnik
Anwendung findet.
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vnarakteristik bekannter technischer Lösungen Y-b7weige für Lichtleiter
sind zum Beispiel aus DE-AS 2 205 996, DE-OS 2 738 050, DE-OS 2 712 809 in verschiedenen
Varianten bekannt. Sollen diese Abzweige Jeweils mit den in der Lichtleiternachrichtentechnik
gebräuchlichen Lichtleitern, deren Kerndurchmesser zwischen 5 bis 80 µm betragen,
realisiert nerden, erfordert ihre Herstellung einen hohen Justageaufwand, der sich
an der Grenze des möglichen bewegt.
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is ist bekannt, die fur den Y-Abzweig erforderlichen Irei Lichtleiter
nach einer Vorbehandlung durch Schleien oder durch Abätzen zueinander zu justieren
und miteinander zu wersthneißen, vgl. DE-OS 2 717 535, G 02 B 5/14.
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Die Reproduzierbarkeit der optischen Parameter ist infolge der schwierig
zu kontrollierenden Diffusionsprozesse beim Schweinen, die zu Veränderungen im Brechzahlprofil
der Lichtleiter führen, gering und die Verluste relativ hoch, vgl. F. Aurtcher,
Prinzipien und Eigenschaften von Abzweigen für Multimodefasern, Frequenz 34 (1980)
2, S. 52 - 57.
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Bei einen weiteren bekannten Y-Abzwrig werden die drei für den Y-Abzweig
erforderlichen Lichtleiter einzeln in 8ehäuseblöcken in die Endform gebraucht und
unter visueller Kontrolle zusammengefügt, vgl. DE-OS 2 78050, G 02 B 5/14. Derart
gefertigte Y-Abzweige sind verlustarm, jedoch stellt die Fertigung solcher Abzweige
infolge der großen Anzahl von Arbeitsgängen einen erheblichen Aufwand dar.
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In Planartechnik ausgeführte bekannte Y-Abzwelge sint zwar reproduzierbar
herzustellen, vgl. DE-OS 2 827 005, sie haben aber relativ hohe Gesamtveriuste bei
der Kopplung mit Step-Index-Lichtleitern (# 1,5 dB), die sich beim Einsatz von in
der Lichtleiternachrichtentechnik gebräuchlichen Gradienten-Index-Lichtleitern nahezu
verdreifachen, vgl. a. a. O.."Auracher, ...".
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Ziel der Erfindung Zial der Erfind-ung ist es, verlustarme Y-Abzweige
aus in der Lichtleiternachrichtentechnik gebräuchlichen Licht}estorn reproduzierbar
und rationell herzustellen.
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Wesen der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Herstellung von Y-Abzweiges anzugeben, bei dem eine geringe Anzahl von Arbeitsgängen
erforderlich ist und trotz einer verringerten mechanischen Präzision ein hoher Kopplungsgrad
erzielt wird. Dabei wird davon auagegangen, daß die Enden zweiger Lichtleiter in
einer bestimmten Länge einzeln in zwei bestehenden Gehäusekörpern kraft- und formschlüssig
eingebettet sind.
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Erfindungsgeäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eins Flachs
Jedes Gehäusekörpers in einem spitzen Winkel zur optischen Achse des Lichtleiters
derart geschliffen und poliert wird, da6 eine bündige Schnittfläche des Lichtleiterquerschnitts
entsteht und daß die polierten Flächen der Gehäusekörper unter Beachtung einer geometrischen
Oberdeckung beider Schnittflächen der Lichtleiter und unter Hinzufügen eines transparenten
Klebers gegeneinandergepreßt und derart zueinander Justiert werden, daß das Verhältnis
der Anteile des aus der Schnittfläche tes Kerns des einen Lichtleiters austretenden
Lichtes und des in die Schnittfläche des Kerns des anderen Lichtleiters eintretenden
Lichtes ein gewunschtes Optimum ergibt und daß das eine Ende der zusammengeklebten
Gohäusekörper senkrecht zur Klebefläche soweit abgeschliffen und poliert Wird, bis
die sich zeigende zusammengesetzte Stirnfläche beider Lichtleiter einen gewünschten
kreisförmigen Querschnitt definierten Durchmessers ergibt und dab die plane Stirnfläche
eines dritten Lichtleiters entsprechenden 4uerschnitts derart an die zusammengesetzte
Stirnfläche der beiden Lichtleiter angefügt wird, daß die Summe der Anteile des
aus den beiden Lichtleitern austretenden Lichtes im dritten Lichtleiter ein Maximum
erreicht.
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Problematisch ist eine zuverlässige thermisch stabile Einführung der
mit mehreren Hullschichten versehenen
Lichtleiter in die Gehäusekörper.
Es ist daher zweckmäßig, einen Teil des aus der inneren Hülle austretenden Lichtleiters
innerhalb eines Hohlraumes des Gehäuseblocks frei beweglich zu führen, während das
auslaufende Ende in einer bestimmten Länge weiterhin kraft- und formschlüssig mit
dem Gehäusekörper verbunden bleibt.
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Die geometrische Oberdeckung beider Schnittflächen kann Je nach dem
gewünschten Optimum von Eintritt und Austritt des Lichts an den Schnittflfichen
unterschiedlich sein, so daß unterschiedliche Teilerverhältnisse erzielt werden.
Die Justierbewegung kann dabei ein gegenseitiges, radiales oder axialee Verschieben
zur optischen Achse beider Gehäusekörper sein, Ausführungsbeispiel Anhand von in
der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine prinzipielle vergrößerte Darstellung
eines Gehäusekörpers mit eingebettetem Lichtleiter, teilweise im Schnitt Fig. 2
eine prinzipielle vergrößerte Darstellung zweier zusammengeklebtsr Gehäusekorper,
teilweise im Schnitt Fig. 3 ein Funktionsdiagramx Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung
gemäß Fig. 2 und Fig. 5 eine prinzipielle vergrößerte Darstellung einer aus drei
Lichtleitern zusammengesetzten Y-Abzeigung in der Umgebung der Abzweigstelle.
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Fig. 1 zeigt einen Gehäusekörper 1 aus einem durchsichtagen Thermoplast,
in den ein Lichtleiter 2 mit seiner inneren Hülle 3 und seiner äußeren Hülle 4 eingebettet
ist. Am Austritt des Lichtleiters 2 aus seiner inneren Hülle 3 ist ein Stück des
Lichtleiters leicht gekrümmt in einem Hohlraum 5 geführt, während das auslaufende
Ende des Lichtleiters 2 in einem bestimmten Winkel zur ebenen Längsfläche form-
und kraftschlQssig in dem Gehäusekörper 1 eingebettet ist. ßie Krümmung des Lichtleiters
gestattet eine thermisch stabile Herausführung des Lichtleiters aus dem Gehäusekörper
1. Die ebene Längsfläche des Gehäusekörpers 1 wird so wsit abgeschliffen und poliert,
bis in einem bestiten Bereich S d Querschnitt des Lichtleiters 2 ovalförmig zu Tage
tritt. Die Menge beziehungsweise die Dicke des abzutragenden Materials ist in weiten
Grenzen unkritisch, so daß eine Massenbearbeitung ermöglicht wird.
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Der Hohlraum 5 wird beispielsneise durch Einbetten eines Plasteschlauches
6 gebildet, In gleicher Weise wird mit einem zweiten, in Fig. 1 nicht dargestellten
Gehäusekörper, verfahren.
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seide Gehäusekörper werden dann gemäß Fig. 2 zusammengefügt, justiert
und unter Druck verklebte Die Dicke der Klebeschicht beträgt weniger als 0,5/um.
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Fig. 2 zeigt zwei Gehäusekörper 1;11 mit den vorstehenden äußeren
Hüllen 4;41 zweier nicht bezeichneter L4chtleiter, deren zusammenstoßende Enden
teilweise im Schnitt uargestellt sind. Die Mäntel der beiden Lichtleiter sind dabei
mit 7;71 und die Kerne mit 8:81 bezeichnet.
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Die Richtung des Lichtflusses ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die
Justage der beiden 2uerschnittsflachen beider Lichtleiter kann durch axiales Verschieben
zur optischen Achse geschehen. Günstig ist auch ein radiales Verschieben quer zur
optischen Achse. Hierzu werden die beiden Gehäusekörper mittels eines Stiftes 9
miteinander
verstiftet und um den so gebildeten Drehpunkt verschoben.
Je weiter der Stift 9 von der Verbindungsstelle beider Lichtleiter entfernt ist,
desto geringer ist der Einfluß von Maßabweichungen beim Verbinden beider Gehäuseblöcke..
Als sustagekriterium dient das Verhältnis des aus der Schnittfläche des einen Lichtleiters
austretenden Lichtes und des in die Schnittfläche des Kerns des anderen Lichtleiters
eintretenden Lichtes, welches in nicht dargestellter Weise gemessen wird.
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Der Justagevorgang ist beendet, wenn dieses Verhältnis den Optimalwert
erreicht, der in Falle eines 1:1-Y-Abzweiges ein Minimum ist. Das heißt, das Obersprechen
wird maximal. Dies geschieht relativ schnell, so da6 der transparente Kleber in
dieser Zeit nicht aushärten kann. Der Druck der beiden Gehäusekörper 1:11 gegeneinander
beträgt ca. 6 p/mm2.
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Bei Herstellung von Mustern mit Lichtleitern von 50 µm Kerndurchmesser
wurde eine Überdeckungsgenauigkeit von < 1 µm erreicht.
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In Fig. 3 ist ein den 3ustagevorgang näher erläuterndes Funktionsdiagramm
der Lichtflußverteidigung # im Kern 81 des in Gehäusekörper 11 eingebetteten Lichtleitern
dargestellt, wobei x die Verschieberichtung parallel zur optischen Achse anzeigt.
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Der Lichtfluß # ist dabei in relativen Einheiten zu lesen Bei einwandfreier
Oberdeckung, das heißt x - o, betrugt der Lichtfluß Se ein MaxLmum, Analoges Verhalten
zeigt sich bei radiales oder axialem Verschieben zur optischen Achse. Die entsprechenden
optimalen Kenngräßen sind bequem meßbar, so da6 sich eine relativ einfache Justage
ergibt, die auch relativ schnell vonstatten geht.
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Fig. 4 zeigt eine genaue Oberdeckung beider Lichtleiterkerne 7;71
und beider Lichtleitermäntel 8;81» gemäß Schnitt A ./ A in Fig. 2, was einem Teilerverhältnis
von 1 : 1 entspricht. Für hiervon abweichende Teilerverhältnisse sind die beiden
Gehäusekörper 1;14 relativ zueinander zu verschieben.
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Nach dem Aushärten des transparenten Klebers werden die beiden Gehäusekörper
stirnseitig so weit abgeschliffen, bis sich eine gemeinsame plane Endfläche bildet,
die zum Beispiel im Querschnitt der Fig. 4¢ Schnitt A /. A, entspricht.
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Je spitzer der Winkel gewählt wurde, mit dem beide Lichtleiter aufeinander
zulaufen, desto toleranzunepfindlicher wird der betreffende Schleifproteß. Beispielsweise
bewirkt ein Versatz der beiden Querschnitte der beiden Lichtleiterkerne 8;81 zueinander
von 20 µm bei einem Winkel von 1,5° und einem Kerndurchmesser von 50 µm einen Verlust
an Lichtleistung von 0,2 dB. Die so geschaffene gemeinsame plane Endfläche beider
Lichtc leiter 1;11 wird mit der planen Endfläche eines in / einem dritten Gehäusekörper
10 eingebetteten dritten nicht bezelchneten Lichtleiters optisch kontaktiert, zum
Beispiel durch Kleben, vgl. Fig 5. Der Kern des dritten Lichtleiters ist Mit 12
und der Mantel mit 13 bezeichnet. An Stelle eines weiteren Gehäusekörpers 10 kann
auch eine Klebmasse Verwendung finden. Die Abzweigstelle, an der alte drei Lichtleiter
zusammenstoßen, ist mit 14 bezeichnet.
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Der dritte Lichtleiter ist zu den beiden anderen Lichtleitern dann
richtig justiert, wenn im dritten Lichtleiter ein Maximum an aus den beiden anderen
Lichtleitern eintreffendem Licht gemessen wird.
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Aufstellung der Bezugszeichen 1;11 = Gehäusekörper 2 = Lichtleiter
3 = innere Hülle des Lichtleiters 2 4 = äußere Hülle des Lichtleiters 2 5 = Hohlraum
6 = Plasteschlauch 7:71:12 = Lichtleiterkerne 881;13 = Lichtleltermäntel 9 = Stift
10 = dritter Gehäusekörper, Kleber 14 = Abzweigstelle
L e e r s
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