DE3727105A1 - Verfahren zum verbinden von optischen fasern - Google Patents
Verfahren zum verbinden von optischen fasernInfo
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
- G02B6/2835—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Verbinden von zwei aus Glas bestehenden optischen Fasern
an ihren Mantelflächen, bei welchem jede Faser an einem
Werkzeug mit vorgegebener, nach außen weisender Krümmung
festgelegt wird, von denen mindestens eines relativ zu
dem anderen bewegbar ist und deren Krümmungen
entgegengesetzt zueinander verlaufen, mit welchem die
beiden Fasern an den zu verbindenden Stellen zur
gegenseitigen Berührung gebracht und durch Wärmezufuhr
miteinander verbunden werden
(EP-OS 02 22 439).
Optische Fasern oder auch Lichtwellenleiter - im
folgenden kurz "LWL" genannt - werden beispielsweise zur
Übertragung von Signalen im fernmeldetechnischen Bereich
eingesetzt. Über LWL können optische Signale dämpfungs-
und reflexionsarm übertragen werden, und zwar ohne
Verstärker über relativ lange Strecken. Der Verbindungs-
und Abzweigtechnik kommt daher eine große Bedeutung zu.
An Verbindungs- und Abzweigstellen sollen nach
Möglichkeit keine so großen Verluste erzeugt werden, daß
die Vorteile der verlustarmen Übertragung über den LWL
wieder aufgehoben werden. Dieses Problem gilt für alle
bekannten LWL.
Abzweigstellen im Verlauf von LWL werden beispielsweise
in optischen Daten- oder Signalverteilungsnetzen
benötigt, wenn optische Signale nicht nur in der
Hauptrichtung, sondern über abzweigende LWL auch in
Nebenrichtungen übertragen werden sollen. Dabei ist es
unerheblich, ob ein solches Netz in Sternform oder in
Ringform aufgebaut ist. Die Güte des ganzen Netzes hängt
wesentlich davon ab, daß neben einer einwandfreien
Verbindungs- und Anschlußtechnik auch sichergestellt ist,
daß an den Abzweigstellen keine zu großen Verluste
auftreten.
Die Abzweigstellen von LWL werden auch als "Koppler"
bezeichnet. Für den Aufbau solcher Koppler ist eine Reihe
von Konstruktionen bekannt, wie sie in der Übersicht von
W. Meyer "Verzweigungseinrichtungen in mehrwelligen
optischen Datennetzen" (Mikrowellen-Magazin 1978, Heft 2,
Seiten 153 bis 157) zusammengestellt sind. Von besonderem
Interesse sind wegen ihrer leichten Herstellbarkeit
sogenannte Taper-Koppler, bei denen der Durchmesser von
als LWL verwendeten Glasfasern im Koppelbereich verjüngt
wird. Nach einem Vorschlag von B.S. Kawasaki und K.O.
Hill in "Low-loss access coupler for multimode fiber
distribution networks" (Applied Optics, Vol. 16 (1977),
Seite 1794 f) werden für besonders leicht herstellbare
Koppler dieser Art beispielsweise zwei Fasern
übereinandergelegt, im Kreuzungsbereich bis zur
Erweichung unter Zug erhitzt, so daß sich die
Faserdurchmesser im Kreuzungsbereich verjüngen, und dabei
miteinander verschmolzen. Ein ähnliches Verfahren geht
aus der DE-PS 29 37 580 hervor, mit welchem ein Koppler
zwischen einer Gradientenfaser und einer Kern-Mantel-
Faser hergestellt wird. Bei allen bekannten Verfahren
werden die zu verbindenden Fasern in einem nur ungenau
definierten Bereich zusammengebracht und die Koppler
werden mit relativ großem Aufwand mit genügender Güte und
ausreichend niedrigen Dämpfungswerten hergestellt. Da für
die Verbindungsstellen keine definierten Angaben
vorliegen, arbeiten die bekannten Verfahren nicht
reproduzierbar. Sie sind für eine Massenfertigung also
kaum geeignet.
Bei dem bekannten Verfahren nach der eingangs erwähnten
EP-OS 02 22 439 werden gleichzeitig mehrere
Verbindungsstellen zwischen je zwei optischen Fasern
hergestellt. Es soll dadurch eine Massenfertigung
ermöglicht werden. Die miteinander zu verbindenden Fasern
werden an den für die Verbindung vorgesehenen Stellen
abgeschliffen, so daß sich plane Flächen ergeben. Durch
Zusammenfahren der beiden Werkzeuge werden je zwei Fasern
mit ihren planen Flächen aneinander gedrückt und unter
Wärmezufuhr mittels eines Klebers miteinander verbunden.
Wegen der mechanischen Bearbeitung der Fasern ist dieses
bekannte Verfahren aufwendig. Außerdem hat der Kleber
eine andere Brechzahl als das Material der Fasern.
Dadurch der physikalische Koppelmechanismus verändert.
Zusätzlich altern solche Kleber recht schnell, so daß
sich die optischen Eigenschaften der mit diesem Verfahren
hergestellten Verbindungsstellen mit der Zeit ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, mit dem zwei optische Fasern auf einfache
Weise so miteinander verbunden werden können, daß sich
reproduzierbar herzustellende, dämpfungsarme
Verbindungsstellen ergeben.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs
geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
die beiden Fasern während der Erwärmung mittels der
Werkzeuge mit definierter Kraft aneinander gedrückt
werden.
Mit diesem Verfahren lassen sich zwei optische Fasern auf
reproduzierbare Weise miteinander verbinden. Das
Verfahren ist also für eine Massenherstellung von
Verbindungsstellen - im folgenden kurz "Koppler"
genannt - geeignet. Durch den Einsatz der Werkzeuge
können die Fasern mit gekrümmtem Verlauf stets in der
gleichen Position zueinander angeordnet werden. Die
Druckkraft, mit der die Fasern während der Erwärmung
aneinander gedrückt werden, kann sehr genau vorgegeben
werden. Nach Herstellung eines den Anforderungen
genügenden Prototyps eines Kopplers können dann alle
folgenden Koppler nahezu automatisch hergestellt werden.
Das Verfahren ist auch einfach durchführbar, da keine
Schichten der Fasern abzutragen sind. Es liefert außerdem
Koppler mit niedrigen Dämpfungswerten, da keine
trennenden Zwischenschichten vorhanden sind und keine
Probleme durch Alterung entstehen. Von besonderem Vorteil
bei diesem Verfahren ist, daß die Schmelztemperatur und
damit die Viskosität der Fasern nicht allzu genau
erreicht werden muß. Abweichungen können nämlich durch
Anpassung des Anpreßdrucks kompensiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der
Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine mit dem Verfahren nach der Erfindung
herstellbare Verbindungsstelle zwischen zwei optischen
Fasern in schematischer Darstellung.
Fig. 2 und 3 ebenfalls in schematischer Darstellung
Werkzeuge zur Durchführung des Verfahrens in zwei
unterschiedlichen Ausführungsformen.
Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 2 bzw. 3 längs der Linie
IV-IV in vergrößerter Darstellung.
Fig. 5 Werkzeuge und Fasern in der Endposition.
Die in Fig. 1 dargestellte Verbindungsstelle zwischen
zwei optischen Fasern 1 und 2 wird im folgenden kurz als
"Koppler" bezeichnet. Es könnte sich aber prinzipiell
auch um einen Multiplexer oder einen Demultiplexer
handeln. Die beiden Fasern 1 und 2 sind im Bereich "A"
miteinander verschmolzen.
Durch einen Koppler wird beispielsweise eine Teilung der
Leistung von in Richtung des Pfeiles 3 verlaufendem Licht
vorgenommen. Die Leistungsaufteilung kann während der
Herstellung des Kopplers beispielsweise mittels eines an
die Fasern angeschlossenen Meßgeräts eingestellt werden.
Es ist dann möglich, jeweils die gleiche Leistung aber
auch unterschiedliche Leistung in Richtung der Pfeile 4
und 5 laufen zu lassen. Ein aus den Fasern 1 und 2
bestehender Multiplexer kann grundsätzlich den gleichen
Aufbau wie ein Koppler haben. Im Multiplexer erfolgt die
Leistungsaufteilung wellenlängenabhängig. Die Geometrie
der Koppelzone kann bei der Herstellung der Verbindung so
vorgegeben werden, daß beispielsweise in der Faser 1 eine
andere Frequenz als in der Faser 2 geführt werden kann.
Das gleiche gilt dann, wenn es sich bei dem hergestellten
Gebilde um einen Demultiplexer handelt, der
beispielsweise zwei gleichzeitig geführte Wellenlängen
auf zwei Fasern aufteilt.
Ein Koppler nach Fig. 1 wird mit dem Verfahren nach der
Erfindung beispielsweise wie folgt hergestellt:
In einer nicht dargestellten Vorrichtung sind zwei
Werkzeuge 6 und 7 angeordnet, von denen mindestens eins
in Richtung des Doppelpfeils 8 verschiebbar ist. Die
beiden Werkzeuge 6 und 7 sind an den einander zugekehrten
Kanten nach außen, also konvex, gekrümmt, und zwar
entgegengesetzt. Die Krümmung kann entsprechend Fig. 2
einen stetigen Verlauf haben. Sie kann jedoch gemäß Fig. 3
im mittleren Bereich auch einen geradlinigen Abschnitt
aufweisen, so daß die beiden Fasern 1 und 2 im
Berührungsbereich parallel zueinander liegen. Die
Krümmung der beiden Werkzeuge 6 und 7 ist vorzugsweise
identisch ausgeführt und in Abhängigkeit von der
notwendigen Koppellänge der zu verbindenden Fasern
vorgegeben. Durch die Koppellänge und die Preßtiefe, d.
h. den Grad der Verjüngung der Fasern 1 und 2, kann
beispielsweise das gewünschte Teilungsverhältnis
eingestellt werden.
Die beiden zu verbindenden Fasern 1 und 2 werden an die
gekrümmten Flächen der beiden Werkzeuge 6 und 7 angelegt.
Die Werkzeuge 6 und 7 haben dazu beispielsweise
hohlkehlenartige Vertiefungen 9 und 10, wie sie aus den
Fig. 3 und 4 hervorgehen. Die Fasern 1 und 2 können
jeweils an den Enden fest eingespannt werden. Sie können
vor Beginn des Verbindungsvorgangs an den für die
Berührung vorgesehenen Stellen angeäzt werden. Danach
werden die beiden Werkzeuge 6 und 7 zusammengefahren, bis
die beiden Fasern 1 und 2 einander berühren. Gleichzeitig
werden die Fasern 1 und 2 durch eine schematisch
angedeutete Wärmequelle 11, die vorzugsweise auf den
Bereich zwischen den beiden Fasern 1 und 2 gerichtet ist,
etwa auf Schmelztemperatur erhitzt. Bei der Wärmequelle
11 kann es sich um eine Flamme oder auch um einen
zwischen zwei Elektroden gezündeten Lichtbogen handeln.
Nach Einschalten der Wärmequelle 11 werden die Werkzeuge
6 und 7 vorzugsweise gekühlt, so daß der an denselben
anliegende Teil der Fasern 1 und 2 kälter bleibt und
nicht in den geschmolzenen Zustand gelangt. Der nicht
geschmolzene Teil der Fasern muß mindestens die Hälfte
des Faserquerschnitts einschließlich Kern umfassen,
mindestens jedoch die Kernhälfte.
Die Fasern 1 und 2 können während der Erwärmung
zusatzlich einer definierten Zugbelastung ausgesetzt
werden, indem in Richtung der Pfeile 12 und 13 an
denselben gezogen wird. In diesem Fall werden die Fasern
1 und 2 nicht nur aneinander gedrückt, sondern
gleichzeitig gelängt. Die Kühlung der Werkzeuge 6 und 7
fällt dann fort. Zweckmäßig wird die Wärme den Fasern 1
und 2 dabei über in den Werkzeugen 6 und 7 angeordnete
Wärmequellen zugeführt, die durch Pfeile 14 und 15
angedeutet sind. Als Wärmequellen können Öfen,
insbesondere Graphitöfen, verwendet werden.
In dem Bereich, in welchem die Fasern 1 und 2 erhitzt
werden, beginnen sie zu schmelzen. Sie werden durch die
Werkzeuge 6 und 7 weiter zusammengedrückt, so daß sich
die lichtführenden Bereiche der beiden Fasern 1 und 2
einander annähern. Der Vorschub der Werkzeuge 6 und 7 und
der Anpreßdruck sind so eingestellt, daß sich die dem
Bereich A in Fig. 1 entsprechende gewünschte Koppellänge
ergibt. Wenn die Fasern 1 und 2 in gewünschtem Maße
verschmolzen sind, wird die Wärmequelle 11 abgeschaltet.
Nach ausreichender Abkühlung kann der fertige Koppler aus
der Vorrichtung entnommen werden, nachdem die Werkzeuge 6
und 7 wieder auseinander gefahren worden sind.
Claims (6)
1. Verfahren zum Verbinden von zwei aus Glas
bestehenden optischen Fasern an ihren
Mantelflächen, bei welchem jede Faser an einem
Werkzeug mit vorgegebener, nach außen weisender
Krümmung festgelegt wird, von denen mindestens
eines relativ zu dem anderen bewegbar ist und deren
Krümmungen entgegengesetzt zueinander verlaufen,
mit welchem die beiden Fasern an den zu
verbindenden Stellen zur gegenseitigen Berührung
gebracht und durch Wärmezufuhr miteinander
verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Fasern (1, 2) während der Erwärmung mittels
der Werkzeuge (6, 7) mit definierter Kraft
aneinander gedrückt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärme gezielt der Berührungsstelle zwischen
den beiden Fasern (1, 2) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (6, 7) gekühlt
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Fasern (1, 2) zusätzlich einer
definierten Zugbelastung ausgesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Fasern (1, 2) über
eine in den Werkzeugen (6, 7) installierte
Wärmequelle erwärmt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fasern (1, 2)
vor der Erwärmung an der Berührungsstelle angeäzt
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873727105 DE3727105A1 (de) | 1987-08-03 | 1987-08-14 | Verfahren zum verbinden von optischen fasern |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873727105 DE3727105A1 (de) | 1987-08-03 | 1987-08-14 | Verfahren zum verbinden von optischen fasern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3727105A1 true DE3727105A1 (de) | 1989-02-16 |
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Family Applications (1)
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DE19873727105 Ceased DE3727105A1 (de) | 1987-08-03 | 1987-08-14 | Verfahren zum verbinden von optischen fasern |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3727105A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4033932A1 (de) * | 1990-10-25 | 1992-04-30 | Daimler Benz Ag | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines kunststoff-sternkopplers |
DE4036628A1 (de) * | 1990-11-16 | 1992-05-21 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung optischer koppler |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2729008A1 (de) * | 1976-07-12 | 1978-01-19 | Hughes Aircraft Co | Optische wellenleiter-anordnung |
DE3105748A1 (de) * | 1981-02-17 | 1982-08-26 | Spinner-GmbH Elektrotechnische Fabrik, 8000 München | Lichtwellenleiter-koppler und verfahren zur herstellung |
-
1987
- 1987-08-14 DE DE19873727105 patent/DE3727105A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
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