DE3402131C1

DE3402131C1 - Verfahren zur Herstellung von faseroptischen Lichtleitern mit optisch wirksamen Endflächen

Info

Publication number: DE3402131C1
Application number: DE19843402131
Authority: DE
Inventors: Sylvia 6501 Nieder-Olm Baukelmann; Winfried Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Busch
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1984-01-23
Publication date: 1985-08-29

Description

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand einiger beispielhafter Ausführungsformen und unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Schnittzeichnung eines Lichtleiters, wobei mit 1 die Hülse, mit 2 der Schutzmantel und mit 3 das Lichtleitfaserbündel bezeichnet ist.
Der Hülsenüberstand wird unter Berücksichtigung des Hülseninnendurchmessers und der Oberflächenspannungen des beteiligten Materials so groß gewählt, daß durch die Dosierung der Füllmenge entweder eine konkave, eine plane oder eine konvexe Oberfläche erzeugt werden kann. Die Benutzung einer benetzenden Flüssigkeit gewährleistet, daß der Randwinkel a (Fig. 1) zwischen 0" und 90° liegt entsprechend den Oberflächenspannungen der beteiligten Materialien. Wird der durch die überstehende Hülse gebildete Napf mit weniger als dem Eigenvolumen des Napfes gefüllt, wobei vorzugsweise der Winkelansatzpunkt des Randwinkels a am Rand der Hülse 4 liegt, so bildet sich eine konkave Oberfläche 5 aus, deren Krümmungsradius R = R1 (F i g. 1 und 2) sich aus dem Innendurchmesser dder Hülse und den Oberflächenspannungen der beteiligten Materialien berechnen läßt.
Erhöht man die Füllmenge M über diese Mindestdosiermenge Mmjn (F i g. 2) hinaus, so wird der Krümmungsradius R größer und erreicht schließlich bei der Füllmenge MN, die dem Innenvolumen des Napfes entspricht, den Wert unendlich, was einer planen Oberfläche 7 entspricht. Bei einer weiteren Erhöhung der Füllmenge M bildet sich eine konvexe Oberfläche 8 mit entsprechend negativem Krümmungsradius R aus. Durch Vergrößern der Füllmenge kann der Krümmungsradius schließlich bis zum Grenzwert R = R2 verringert werden.
Das zu dosierende Volumen des transparenten Materials ergibt sich bei bekanntem Radius R der Abschlußfläehe zu wobei V3 das Eindringvolumen des Klebers zwischen die Fasern ist und t der Überstand der Hülse list. Das positive Vorzeichen gilt für konvexe, das negative Vorzeichen gilt für konkave Oberflächen.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von faseroptischen Lichtleitern, die aus einem Lichtleitfaserbündel, einem Schutzmantel und einer Hülse am Ende dieses Lichtleitfaserbündels bestehen, und die optisch wirksame Endflächen aus transparentem Material aufweisen, d a d u roh g e k e n n z ei ch n e t, daß bei der Endenpräparation der Lichtleiter zunächst diese Hülse (1) so angebracht wird, daß sie über das Ende des Lichtleitfaserbündels (3) vorsteht und dadurch einen Napf bildet, daß danach in diesen Napf dieses transparente Material (6) eingefüllt wird, wobei die Menge dieses transparenten Materials (6) derart dosiert ist, daß sich eine optisch wirksame Oberfläche ausbildet und daß schließlich zur Fixierung dieser optisch wirksamen Oberfläche dieses transparente Material (6) ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete transparente Material (6) den gleichen Brechungsindex aufweist wie das Lichtleitfaserbündel (3).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete transparente Material (6) einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweist wie das Lichtleitfaserbündel (3).
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als das transparente Material (6) eine diesen Napf benetzende Flüssigkeit verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses transparente Material (6) bis an den Rand (4) des Napfes eingefüllt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllmenge dieses transparenten Materials (6) geringer ist, als es dem Napfvolumen entspricht, wodurch sich eine konkave Oberfläche (5) ausbildet.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllmenge dieses transparenten Materials exakt dem Napfvolumen entspricht, wodurch sich eine plane Oberfläche (7) ausbildet.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllmenge dieses transparenten Materials (6) größer ist, als es dem Napfvolumen entspricht, wodurch sich eine konvexe Oberfläche (8) ausbildet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hülse (1) um einen vorbestimmten Betrag übersteht.
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses transparente Material (6) eingefärbt ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faseroptischen Lichtleitern mit optisch wirksamen Endflächen, wobei diese Endflächen konvex, plan oder konkav ausgebildet sein können.

Es ist bekannt, die Stirnflächen eines in einer Hülse gefaßten und gegebenenfalls verklebten Lichtleiterbündels durch Schleifen und Polieren zu behandeln, um die Transmission zu verbessern. Dieses Verfahren ist mit großem Aufwand verbunden.

Ferner ist bereits vorgeschlagen worden (DE-GM 19 54 604) die Endflächen eines unpolierten Faserbündels mit einer transparenten Kunststoffschicht zu überziehen, deren Brechungsindex an den des Lichtleitfaserbündels weitgehend angepaßt ist. In diesem Gebrauchsmuster wird empfohlen, das Lichtleitfaserbündel durchzuschneiden und einen Tropfen eines transparenten Materials auf die Schnittflächen aufzubringen. Dadurch wird zwar eine glatte Endfläche erhalten, aber eine willkürliche Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik wird mit dieser Maßnahme nicht erreicht. Außerdem wird empfohlen, den Übergang vom starren Ende zum flexiblen Teil des faseroptischen Lichtleiters durch eine Metall- oder Kunststoffhülse zu schützen, die entweder bündig mit dem Ende des Lichtleiters abschließt oder etwas überstehen kann.

Die Aufgabe dieser Hülse besteht im wesentlichen darin, konstante Querschnittsdimensionen am Ende des Lichtleiters zu garantieren. Diese Hülse wird nicht mit einem definierten Überstand angebracht und kann somit nicht in ein Verfahren zur Herstellung optisch wirksamer Endflächen einbezogen werden.

Für spezielle Anwendungen ist oft eine bestimmte Abstrahlcharakteristik des faseroptischen Lichtleiters wünschenswert. Um z. B. einen Punkt mit dem aus dem Lichtleiter austretenden Licht anleuchten zu können, muß das Licht fokussiert werden, was nach dem bisherigen Stand der Technik nur durch eine zusätzliche Linse und den damit verbundenen Mehrkosten erreicht werden konnte.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Herstellung von faseroptischen Lichtleitern mit optisch wirksamen Endflächen, deren Abstrahlungscharakteristik willkürlich eingestellt werden kann.

Dieses Ziel wird mit einem Verfahren gemäß den Patentansprüchen erreicht. Bei diesem Verfahren wird erfindungsgemäß bei der Endenpräparation zunächst eine Hülse am Ende des Lichtleitfaserbündels so angebracht, daß sie über das Ende um einen vorbestimmten Betrag übersteht und dadurch einen Napf bildet, und daß danach eine vorbestimmte Menge transparenten Materials eingefüllt wird, wobei die Form der optisch wirksamen Oberfläche und somit die Abstrahlcharakteristik des Lichtleiters durch die gewählte Füllmenge bestimmt wird.

Das transparente Material kann ein beliebiges geeignetes Material sein und ist vorzugsweise ein Kunstharz, das in flüssiger Form aufgebracht wird und eine bezüglich des Hülsenmaterials benetzende Flüssigkeit ist, die unter Einwirkung von Temperatur und/oder Strahlung verfestigt wird, um die ausgebildete optisch wirksame Oberfläche zu fixieren.

Der Brechungsindex dieses transparenten Materials kann an den des Lichtleiters angepaßt sein oder davon abweichen. Zur Erzeugung von farbigem Licht kann das transparente Material eingefärbt sein.