DE3443151A1 - Faseroptischer polarisator und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Faseroptischer Polarisator und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen faseroptischen Polarisator und Verfahren zu dessen Herstellung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.
• Ein derartiger Polarisator ist bekannt aus der DE-OS 30 11 663. Der dort beschriebene Polarisator besteht im wesentlichen aus einem gekrümmten Lichtwellenleiter, z.B.
• eillelll Monomode-Lichtwellenleiter aus Quarzglas, der an ein er Stelle tangential angeschliffen ist. Es ist möglich, daß die Anschlifftiefe bis zum Kern des Lichtwellenleiters reicht. Die angeschliffene ellipsenförmige Fläche wird mit einer Metallschicht versehen, so daß ein Polarisator entsteht.
• Aus der DE-OS 33 05 104 ist es weiterhin bekannt, die Metallschicht durch eine Schichtenfolge zu ersetzen, bestehend aus einer dielektrischen Schicht sowie einer darauf angebrachten Metallschicht.
• Die Herstellung eines derartigen Polarisators ist in nachteiliger Weise sehr schwierig und daher kostenungünstig. Beispielsweise ist die Größe der angeschliffenen Fläche abhängig von dem Krümmungsradius des Lichtwellenleiters und der Abtragstiefe. Diese sind jedoch schwer meß- und prüfbar, insbesondere bei einer industriellen Massenfertigung, so daß bei dem fertigen Polarisator große Fertigungstoleranzen entstehen. Weiterhin ist in nachteiliger Weise die mechanische Handhabung des angeschliffenen Lichtwellenleiters sehr schwierig. Denn bereits geringe Torsionsspannnungen im angeschliffenen Bereich sind ausreichend für eine Zerstörung der Polarisators.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Polarisator anzugeben, der insbesondere bei einer industriellen Massenfertigung in zuverlässiger, kostengünstiger und wi ed erholbarer Weise herstellbar ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalle und durch die im kennzeichnenden Teil (1 es Paten L-anspruchs 4 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß während der Herstellung des angeschliffenen Mittelstücks eine hochgenaue Bestimmung der Abtragstiefe möglich ist, so daß die Zuverlässigkeit des Polarisator erhöht wird und unwirtschaftliche Ausschüsse vermieden werden.
• Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die Herstellung des angeschliffenen Mittelteils nicht durch weitere Lichtwellenleiterteile, z.B. Teile des Ein- und/oder Ausgangslichtwellenleiters, behindert wird. Dadurch wird insbesondere bei. einer industriellen Massenfertigung die Handhabung wesentliche erleichtert, so daß ein kostengünstigerer Fe.rti.gungsablauf möglich wird.
• Ein dritter Vorteil besteht darin, daß mehrere Polarisatoren zuverlässigerweise im wesentlichen gleichzeitig herstellbar sind, insbesondere deren optisch bestimmelldes Mittelstück, so daß eine sehr kostengünstige Herstellung möglich ist Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
• PIG. 1 zeigt einen nichtmaßstäblichen Längsschnitt durch den Polarisator Fig. 2 zeigt eine perspektiv dargestellte Vorrichtung zur Erläuterung der Herstellung des Mittelstücks des Polarisators.
• Im Gegensatz zu dem eingangs erwähnten Polarisator gemäß DE-OS 30 11 G63 sowie VE-OS 33 05 104 besteht der erfindungsgemäße Polarisator hauptsächlich aus drei optischen Baugruppen, die durch Sple ißverbindung eri gekoppelt sind.
• Fig. 1 zeigt einen solchen Polarisator, der aus einem Eingangslichtwellenleiter 1, einem Mittelstück 2 sowie einem Ausgangslichtwellenleiter 3 besteht. Diese sind durch Spleißverbindungen 4, z.B. Klebespleiße oder Schmelzspleiße optisch und mechanisch gekoppelt. Bei den Ei.n- und Ausgangslichtwellenleiter 1, 3 ist deren Leitungstyp, z.ß.
• Monomode- oder Multimode-Li.chtwellenlei.ter, sowie d eren Bauform, z.B. Stufenprofil- oder Gradientenprofil-Lichtwelleiilei ter, wählbar, der illl Mittelstück 2 vorhanden Lichtwellenleiter ist dann gleichartig gewählt. Die Eing-und Ausgangslichtwellenleiter 1, 3 sind z.B. ungefähr 30cm lange Monomodefasern aus Quarzglas und sind durch Weitere Speißverbindungen nahezu beliebig verlängerbar. Eine solche optische (Quarzglas-)Monomodefaser besitzt einen lichtführenden Kern 10, 12 mit einem Durchmesser von beispielsweise ungefähr 5 µm und einen diesen umgebenden Mantel mit einem Außendurchmesser von ungefähr 120 µm. Das Mittelstück 2 ist daher ebenfalls ein Monomode-Lichtwellenleiter 9, der eine Länge L voii ungefähr 10mm besitzt.
• An diesen Lichtwellenleiter 9 ist parallel zu dessen Längsachse 6 eine ebene Fläche 5 angeschliffen derart, daß der Abstand der Mitte des Faserkerns von der Fläche 5 ungefähr gleich dem Kernradius oder geringfügig kleiner ist. Für die Arbeitsweise des Polarisators ist es nun sehr wichtig, daß dieser Abstand möglichst genau kontrollierbar sowie bestimmbar ist. Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines derart angeschlieffenen Lichtwellenlei ters 9 wird nachfolgend anhand Fig. 2 erläutert. Auf die Fläche 5 wird nun eine Schichtenfolge 7 aufgebracht, die in Richtung der Längsachse 6 eine Längen abmessung L1 von ungefähr 8mm besitzt. Die Schichtenfolge 7 besteht gemäß DE-OS 33 05 104 z.B. aus einer dielektrischen Calziumfluorid (CaF 2)-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 0,2 µm, auf welche eine Metallschicht aufgebracht ist mit einer Dicke von ungefähr 0,2 µm. Die Schichtenfolge 7 ist abgedeckt durch einen stabförmigen Stützkörper 8, der ebenfalls die Länge L besitzt. Die Querschnittsfläche des Stützkörpers 8 ist derart gewählt, daß diejenige des angeschliffenen Lichtwellenleiters 9 im wesentlichen ergänzt wird zur Querschnittsfläche des Ein- und/od er Ausgangslichtwellenleiters 1, 3. Dadurch werden bei den nachfolgend ausgeführten Spleißverbindungen 4 mechanische und/o(ler optische Verzüge vermieden, so daß eine im wesentlichen stetig verlaufende Längsachse 6 entsteht. Ein derartiger faseroptischer Polarisator hat geringe optische Verluste und einen hohen Polarisationsgrad von z.B. 99,9%.
• Anhand de.r Fig. 2 wird nachfolgend ein Verfahren erläutert zur Herstellung des Mittelstücks. Die Halterung 20, z.B.
• ein würfelförmiger Metallkörper mit einer Breite 13 von ungefähr 10mm, besitzt in mindestens einer Seitenfläche eine rechteckförmige Nut, die eine Tiefe von ungefähr dem Faseraußendurchmesser besitzt und die im wesentlichen parallel ist zu einer Begrenzungskante der Seitenfläche.
• Die Breite der Nut ist so gewählt, daß mehrere Lichtwellenleiter 9 nebeneinander einlegbar sind. . Fig. 2 zeigt aus Gründeii der zeichnerischen Klarheit lecliglich vier Lichtwellenleiter 9. Diese Lichtwellenleiter 9 besitzen zunächst eine Länge von über lOmm und werden z.B. durch Ritzen und Brechen von einer längeren Monomode-Glasfaser abgetrennt. Die in die Nut eingelegten Lichtwellenlei.ter 9 werden darin befestigt, z.B. durch Klebstoff. Anschließend werden zunächst die Stirnflächen der Lichtwellenleiter 9 derart angeschliffen, daß diese optisch einwandfrei sind und normal zur Längsachse 6 der Faser (Fig. 1) stehen.
• Außer dem erhalten alle Lichtwellenleiter 9 dadurch dieselbe Länge L, z.B. 10,0 mm. Anschließend wird bei allen Nichtwell.ellleit.elll 9 gleichzeitig die Fläche 5 angeschliffen 1 z.B. bis in den Kern 11 hineinreichend. Durch die Form der Halterung 20 ist es vorteilhafterweise möglich, die Abtragstiefe während des Bearbeitungsvorganges fortlaufend zu prüfen und eine Endtiefe mit einer g ei' ing en Toleranz von z.B. + 0,5µm einzustellen. Die Fläche 5 ist daher genau gleich bei allen Lichtwellenleitern 9.
• Auf die derart angeschliffenen un(l/oder polierten Flächen 5 wird anschließend, bei allen Lichtwellenleitern 9 gleichzeitig, die Schichtenfolge 7 aufgebracht, z.B. durch Kathod enzerstäubung und/od er Aufdampfen in ein er entsprechend en Vakuunlanlage. Drall anschließend wi rd auf die Schichtenfolge 7 jeweils ein Stützkörper 8 angebracht, z.B. durch eine Klebverbindung. Die derart fertiggestell-@@ Mittelstücke werden anschließend durch Spleißverbindungen 4 zwischen die Ein- Ausgangslichtwellenleitcr 1, 3 eingefügt.
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Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Faseroptischer Polarisator, bestehend aus einem Eingangslichtwellenleiter, einem Ausgangslichtwellenleiter und einem dazwischenliegenden Mittelstück, das aus einem Lichtwellenleiter besteht mit einer tangential angeschliffenen Fläche, auf der eine dielektrische Schicht sowie eine Metallschicht aufgebracht sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale - Eingangslichtwellenleiter (1) , Mitteistuck (2) und Ausgangslichtwellenleiter (3) sind Einzelbauelemente, die durch Spleißverbindungen (4) gekoppelt sind - ein zum Mittelstück (2) gehörender Lichtwellenleiter (9) ist auf seiner ganzen Länge (L derart angeschliffen, daß die entstandene Fläche (5) im wesentlichen parallel ist zur Längsachse (6) des Mittelstücks - auf der Fläche (5) mit der darauf befindlichen Schichtenfolge (7) ist ein stabförmiger Stützkörper (8) angebracht, dessen Länge im wesentlichen derjenigen des Mittelstücks (2) entspricht und dessen Querschnitt denjenigen des Mittelstücks (2) derart ergänzt, daß der entstehende Gesamtquerschnitt im wesentlichen demjenigen der Eingangs- und Ausgangslichtwellenleiter (1, 3) entspricht.
2. 2. Faseroptischer Polarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabmessung (L1) der Schichtenfolge (7) in Richturlg der Längsachse (6) kleiner ist als die Länge (L) des Mittelstücks (2).
3. 3. Faseroptischer Polarisator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spleißverbindingen (4) als Schmelz- und/oder Klebeverbindungen ausgeführt sind.
4. 4. Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Polarisators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - daß zur Herstellung von Mittelstücken (2) auf einer Halterung (20), deren Breite (B) im wesentlichen der Länge (L) des Mittelstücks (2) entspricht, mehrere im wesentlichen parallel nebeneinander liegende Lichtwellenleiter (9) befestigt werden - daß an den Lichtwellenleitern (9) Stirnflächen angeschliffen werden mit einem Abstand entsprechend der Länge (L) des Mittelstücks (2) - daß anschließend an allen Lichtwellenleitern (9) gleichzeitig jeweils eine Fläche (5) angeschliffen wird, - daß gleichzeitig auf jeweils eine Fläche (5) jeweils eine Schichtenfolge (7) aufgebracht wird und - daß anschließend auf die Schichtenfolge (7) jeweils ein Stützkörper (8) aufgebracht wird.