DE3750137T2 - Herstellung von faseroptischen komponenten. - Google Patents

Herstellung von faseroptischen komponenten.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von verschmolzenen faseroptischen Kopplern, insbesondere von Kopplern mit doppelkonischer Verjüngung, und bezieht sich speziell auf die Verbesserung der Steuerung und die Optimierung der Durchführung des Herstellverfahrens.
  • Bei der üblichen Technik zum Formen von verschmolzenen doppelkonischen faseroptischen Kopplern werden entsprechende Segmente von zwei oder mehr optischen Fasern in engem Kontakt Seite an Seite angeordnet und auf eine Temperatur erhitzt, die ausreichend hoch ist, um die Fasersegmente zu erweichen und miteinander zu verschmelzen. Die erhitzten Fasern werden dann in Längsrichtung gezogen, damit jede der verschmolzenen Fasern eine doppelkonische Verjüngung erhält und auf diese Weise der Koppler gebildet wird. Diese Schritte sind beispielsweise in der US-PS 4 612 028 offenbart.
  • Es ist ein Ziel der Erfindung, Verbesserungen der vorstehend beschriebenen bekannten Technik zur Herstellung von faseroptischen Kopplern vorzusehen, die zu einer Verbesserung der vorhandenen Marktstandards beitragen, beispielsweise in bezug auf Energieverluste und Kopplungsfaktortoleranzen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das neuartige Konzept zugrunde, die Spannung in den optischen Fasern während des Kopplerherstellungsprozesses kontinuierlich zu überwachen und eine oder mehrere Prozeßvariablen in Abhängigkeit von speziellen Beobachtungen der Spannung zu steuern. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspektes der Erfindung wird diese Vorgehensweise dazu benutzt, um einen zusätzlichen Vorerhitzungsschritt einzuführen und zu steuern, der den Zustand der Fasern zum nachfolgenden Verschmelzen und Ziehen verbessert. Allgemein gesagt, sieht die Erfindung gemäß ihrem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers vor, das die folgenden Schritte umfaßt:
  • Erhitzen von entsprechenden Segmenten einer optischen Faser, während sie sich in engem Kontakt Seite an Seite befinden, auf eine ausreichende Temperatur, um die Fasersegmente- miteinander zu verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente vorbehandelt werden, um Torsionsspannungen darin abzubauen, und daß die Vorbehandlung die folgenden Schritte umfaßt:
  • Setzen der Segmente der optischen Faser unter Längsspannung;
  • Vorerhitzen der unter Längsspannung stehenden Segmente auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Segmente zu erweichen und auf diese Weise die Längsspannung durch unelastisches Strecken der Segmente im wesentlichen abzubauen, so daß durch die Vorerhitzung die Torsionsspannungen in den Fasersegmenten abgebaut werden können; und
  • erneutes Unterspannungssetzen der Segmente, nachdem sich diese abgekühlt haben und vor dem Erhitzen zum Verschmelzen der Fasersegmente.
  • Es wird davon ausgegangen, daß der anfängliche Erhitzungsschritt geeignet ist, um Torsionsspannungen vor dem Erhitzen zum Verschmelzen abzubauen. Es wird dabei angenommen, daß die vorher existierenden nicht abgebauten Torsionsspannungen in den Fasern zu unvorhersagbaren übermäßigen Energierverlusten im Koppler und insbesondere zuunvorhersagbaren übermäßigen Toleranzen im Kopplungsfaktor führen.
  • Die Längsspannung in den Fasern wird vorzugsweise kontinuierlich oder periodisch überwacht, um zu detektieren, wenn die Spannung während des Vorerhitzens im wesentlichen auf Null fällt, woraufhin das Vorerhitzen beendet wird und man die Fasersegmente abkühlen läßt. Der Grad der Abkühlung hängt von den Umständen ab, wobei jedoch eine Abkühlung auf Umgebungstemperatur nicht erforderlich ist. Die Abkühlung erfolgt allgemeiner auf eine Zwischentemperatur über der Umgebungstemperatur.
  • Am bevorzugtesten werden die optischen Fasersegmente in engen Kontakt gebracht, indem sie umeinander verdrillt werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers zur Verfügung, das die folgenden Schritte umfaßt:
  • Erhitzen von zwei oder mehr anfangs unter Spannung gesetzten Segmenten der optischen Faser, während diese Segmente in engem Kontakt Seite an Seite gehalten werden;
  • während des Erhitzens Überwachen der Längsspannung und der Temperatur eines jeden Segmentes auf direkte oder indirekte Weise; und
  • nach dem Abfall der Spannung in den Segmenten auf einen vorgegebenen Schwellenwert weiterhin Erhöhen der Temperatur der Segmente auf eine vorgegebene Gradzahl über ihrer Temperatur, als ihre Spannung auf den Schwellenwert abfiel, wobei die resultierende Temperatur ausreichend hoch ist, um ein Verschmelzen der Fasersegmente zu bewirken.
  • Das Verfahren umfaßt vorzugsweise des weiteren das Halten oder Reduzieren der Temperatur der Segmente beispielsweise auf die Temperatur am vorgegebenen Spannungsschwellenwert, wonach die erhitzten Fasern in Längsrichtung gezogen werden, damit jede der verschmolzenen Fasern eine doppelkonische Verjüngung erhält und auf diese Weise ein Koppler dieser Art hergestellt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers mit
  • Halteeinrichtungen zum Setzen von zwei oder mehr Segmenten einer optischen Faser unter Längsspannung;
  • Einrichtungen zum Erhitzen der unter Spannung gesetzten Fasersegmente; und
  • Steuereinrichtungen, die so geschaltet sind, daß sie die Einrichtungen zum Erhitzen und die Halteeinrichtungen aktivieren, um die unter Spannung gesetzten Fasersegmente auf eine Temperatur vorzuerhitzen, die ausreicht, um die Segmente zu erweichen und durch unelastisches Strecken der Segmente die Spannung im wesentlichen abzubauen, und nach dem Abkühlen der Segmente diese erneut unter Spannung zu setzen und sie, während sie sich in engem Kontakt Seite an Seite befinden, auf eine Temperatur zu erhitzen, die ausreicht, um ein Verschmelzen der Fasersegmente miteinander zu bewirken.
  • Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zur Herstellung eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers zu Verfügung, die umfaßt:
  • Einrichtungen zum Setzen von zwei oder mehr Segmenten einer optischen Faser unter Längsspannung;
  • Einrichtungen zum Erhitzen der unter Spannung gesetzten Fasersegmente;
  • Einrichtungen zum Überwachen der Längsspannung und der Temperatur eines jeden Segmentes auf direkte oder indirekte Weise; und
  • Steuereinrichtungen, die auf die Überwachungseinrichtungen ansprechen und so geschaltet sind, daß sie die Einrichtungen zum Erhitzen steuern, wobei die Steuereinrichtungen so ausgebildet sind, daß bei einem Abfall der Spannung in den Segmenten auf einen vorgegebenen Schwellenwert die Erhitzungseinrichtungen weiterhin die Temperatur der Segmente auf eine vorgegebene Gradzahl über ihrer Temperatur beim Abfallen der Spannung auf den Schwellenwert erhöhen, wobei die resultierende Temperatur ausreichend hoch ist, um die Fasersegmente miteinander zu verschmelzen.
  • Bei den Steuereinrichtungen in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich vorzugsweise um programmierte Computer-Steuereinrichtungen.
  • Es wurde festgestellt, daß die Steuerung des Erhitzens zum Verschmelzen in Abhängigkeit von der überwachten Faserspannung zu einer verbesserten Zuverlässigkeit des Verfahrens im Hinblick auf eine Gleichmäßigkeit der Kopplungsparameter, die näher an einem Standardwert oder einem gewünschten Wert liegen, führt. Es wird angenommen, daß das der Fall ist, weil die Spannung in einer Faser axiale Änderungen in den physikalischen Eigenschaften der Faser, beispielsweise der Viskosität, berücksichtigt, wobei eine solche Abhängigkeit nicht allein dadurch erzielbar ist, daß man sich beispielsweise auf eine beobachtete Ofentemperatur oder sogar die Fasertemperatur verläßt. Die optimale Temperatur zum Verschmelzen bei vorgegebenen Kopplereigenschaften variiert in der Tat über eine große Faserlänge.
  • Die Überwachung der Längsspannung in den Fasern kann mit Hilfe irgendeiner geeigneten Spannungs- oder Dehnungsmeßeinrichtung durchgeführt werden. Die Meßeinrichtung ist vorzugsweise an den vorstehend erwähnten Computer angeschlossen, der so programmiert ist, daß er die Fasererhitzungseinrichtungen in Abhängigkeit von einem relevanten Spannungssignal, das von der Meßeinrichtung zugeführt worden ist, steuert.
  • Die Längsspannung einer jeden Faser kann separat überwacht und gesteuert werden.
  • Am bevorzugtesten werden die optischen Fasersegmente in den engen Kontakt miteinander gebracht, indem sie umeinander verdrillt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine rein schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung;
  • Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch die Vorrichtung entlang Linie 2-2 in Fig. 1, wobei die Einrichtung zum Erhitzen dargestellt ist;
  • Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2, wobei der Ofen in größeren Einzelheiten gezeigt ist;
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf die Einheit zum Festklemmen, Unterspannungssetzen und Ziehen der optischen Fasern;
  • Fig. 5 eine Seitenansicht der Einheit der Fig. 4; und
  • Fig. 6 ein Blockdiagramm der Computersteueranordnung für die Vorrichtung der Fig. 1.
  • Die dargestellte Vorrichtung 10 umfaßt eine Heizeinheit 11 mit einem länglichen hohlen rohrförmigen Graphitofen 12 (Fig. 2 und 3), entsprechenden linear bewegbaren Klemmeinheiten 14, 16, die senkrecht zur Ofenachse 12 durch Leitspindelantriebe 19, 21 auf entsprechenden Querschlitten 17, 15 bewegbar sind, entsprechenden Schrittmotoren 18, 20, die die Leitspindelantriebe 19, 21 betätigen, Faserzieheinheiten 22, 24, Vorrichtungen 23 zum Messen der Faserspannung und eine Klemmdreheinheit 26, die der Klemmeinheit 14 zugeordnet ist.
  • Die nachfolgend im einzelnen beschriebenen Klemmeinheiten 14, 16 besitzen entsprechende Platten 30 mit Nuten 31, die im Gebrauch der Vorrichtung ein Paar von optischen Fasern 8, 9 aufnehmen und positionieren, wenn sich diese zwischen den Klemmeinheiten 14, 16 erstrecken und durch diese unter einem anfänglichen seitlichen Abstand von 0,5 bis 1,0 mm festgehalten werden. Die Fasern werden durch verschwenkbare ausgekleidete Platten 33 zusammengepreßt und auf diese Weise festgeklemmt. Die Klemmeinheit 14 ist durch den Antrieb 26 drehbar, um nacheinander die Fasern umeinander zu verdrillen, beispielsweise um eine Windung. Die Klemmen 14, 16 und der Antrieb 26 bilden daher Einrichtungen zum Halten der Fasern in engem Kontakt Seite an Seite. Der Antrieb 26 ist so ausgebildet, daß er die Fasern umeinander verdrillt, ohne die einzelnen Fasern zu verdrehen, und wird ebenfalls nachfolgend im einzelnen erläutert.
  • Die Faserzieheinheiten 22, 24 sind so angeordnet, daß sie die Klemmeinheiten 14, 16 voneinander weg parallel zur Achse des Ofens 12 gleichmäßig bewegen und auf diese Weise die Fasern während des Schrittes zur Ausbildung des Doppelkonus ziehen. Sie finden Verwendung, um während des Betriebes der Vorrichtung die Fasern mit einer Zugspannung zu beaufschlagen, und zwar in Verbindung mit Spannungsüberwachungsvorrichtungen 23, wie beispielsweise Dehnungsmeßbrücken, die den Klemmeinheiten 14, 16 zugeordnet sind.
  • Die Heizeinrichtung 11 ist in größeren Einzelheiten in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Sie umfaßt ein Gehäuse 40, das aus vier Hauptteilen besteht: einem ringförmigen Wärmeisolationskern 44, beispielsweise aus Graphitfilz, einem Paar von größeren ringförmigen Elektroden 46 und 47 und einem äußeren Montagering 48. Der Ring 48 erstreckt sich um den Kern 44, wobei beide zwischen den Elektroden 46, 47 angeordnet sind, und ist so geformt, daß er ein stabiles Gestell 120 für die Einheit bildet (Fig. 2). Diese Einheit wird durch mehrere Schrauben 45, die die Elektroden am Ring 48 befestigen, aufrechterhalten, und die Elektroden sind vollständig gegeneinander, gegen den Kern und den Ring über geeignete Isolationsbeilagen und Trennwände 43 und Isolationshülsen 43a um die Spindeln 45 herum elektrisch isoliert.
  • Das Gehäuse 40 besitzt in seiner Mitte einen Hohlraum 42, der den Ofen 12 aufnimmt. Die Bohrungen der Elektroden 46, 47 sind nach innen verjüngt, um eine Anpassung an entsprechende konische, elektrisch leitende Kupferkeile 49 zu erreichen, die den Ofen axialsymmetrisch fixieren. Die Keile 49 werden durch Endplatten 49a eingetrieben und gehalten, die durch Schrauben 49b an den Elektroden gehalten werden. Die Keile 49 ermöglichen eine thermische Ausdehnung des Ofens während des Erhitzens.
  • Der Graphitofen 12, bei dem es sich um ein Rohr aus massivem und homogenem Graphit handelt, wird durch elektrischen Strom erhitzt, der von einer geeigneten Stromquelle 60 über die Umhüllungen von Kühlmittelzuführleitungen 62 zugeführt wird. Der Strom fließt über eine Elektrode 46 durch den zugehörigen Keil 49, den Ofen 12, den anderen Keil 49 und die Elektrode 47.
  • Die Achse des Ofens 12 ist vorzugsweise horizontal, wie dargestellt, und nicht vertikal ausgebildet, um einen "Kamineffekt" und eine hiermit verbundene unerwünschte Ablagerung von Partikeln und anderen Verunreinigungen auf den Fasern zu verhindern.
  • Der hohle Innenraum 13 des Ofens 12 besitzt einen axialsymmetrischen kreisförmigen Querschnitt und ist seitlich zu dem Raum zwischen den Klemmeinheiten 14, 16 über übereinstimmende koplanare Längsschlitze 50, 51, 52 (Fig. 2) im Ofen, im Isolationskern 44 und im äußeren Montagering 48 offen. Der Raum 13 ist des weiteren mit offenen Enden versehen und stimmt mit Öffnungen in den Endplatten 49a überein, so daß es eine klare axiale Sichtlinie durch die Heizeinheit gibt.
  • Der Ofen 12 besitzt ein Temperaturprofil in seinem Innenraum 13, das im wesentlichen sowohl axialsymmetrisch als auch längssymmetrisch um einen Mittelpunkt ist. Das bevorzugte Temperaturprofil des hohlen Inneraums weist eine einzige Spitze und eine gleichmäßige Temperaturzone im mittleren Bereich des Ofens mit steilen abwärts gerichteten Gradienten innerhalb eines definierten Bereiches, der größer ist als der Mittelbereich, auf. Weitere Einzelheiten sind in der schwebenden internationalen Patentanmeldung PCT/AU87/00374 des Patentinhabers beschrieben. Die Steilheit der Gradienten kann weiter erhöht werden, indem seitlich geschlitzte Graphitstopfen 65 in der Bohrung des Ofens angeordnet werden.
  • Die Einheit 11 besitzt eine Querbohrung 66 zur Aufnahme eines Pyrometers 110 (Fig. 2), um die Temperatur der Fasern im Ofen 12 zu überwachen, sowie einen Kanal 68 und eine Öffnung 69 zur Zuführung eines Gases, beispielsweise eines Inertgases, wie beispielsweise Stickstoff, zum Hohlraum 42 und zum Innenraum 13 des Ofens während der Schritte des Erhitzens und des Ziehens. Dieses Gas ist erforderlich für eine optimale Betriebsweise des Graphitofens und kann, wie vorstehend beschrieben, periodisch durch ein Gas, wie beispielsweise Methan, zum Pyrolisieren der Innenfläche des Ofens ersetzt werden. Die Elektroden 46, 47 sind mit inneren Kühlrohren versehen, wie bei 70 gezeigt, denen ein Kühlmittel über Leitungen 62 zugeführt wird.
  • Die Klemmeinheit 16 ist in größeren Einzelheiten in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Ein Paar von Platten 30, 30' mit Fasernuten 31a, 31b ist über Paare von Beilagen 34 aus rostfreiem Stahl an entsprechenden Montageblöcken 32, 32' befestigt. Die Beilagen 34 werden über Abdeckstreifen 35 und Schrauben 35a gehalten. Die Beilagen 34 sind in Vertikalebenen angeordnet und tragen die vorstehend erwähnten Dehnungsmeßvorrichtungen 23. Grenzen in bezug auf die Bewegung der Platte 30 werden über vorstehende Nasen 130, 131 an den Blöcken 32 gebildet, die mit einer vorstehenden Nase 132 an der Platte in Eingriff treten.
  • Drei verschwenkbare ausgekleidete Stahlplatten 33, 33' und 33'' sind an den Platten 30, 30' vorgesehen. Die entsprechenden Auskleidungen 33a sind auf den Unterseiten der Platten 33, 33' und 33'' angeordnet, so daß sie die beiden Fasern getrennt festklemmen. Die Platten 33, 33' und 33'' werden über Magnete 37 gegen die Fasern gehalten. Bei den Fasernuten 31a, 31b handelt es sich um V-Nuten, die so dimensioniert sind, daß etwa die Hälfte des Faserquerschnitts über der Oberfläche der Platte verbleibt.
  • Die Montageblöcke 32, 32' sind auf einer gemeinsamen Stützplatte 38 montiert, um eine Gleitbewegung parallel zur Faserrichtung auszuführen. Diese Gleitbewegungen werden durch eine Drehung von Fingerknöpfen 39 bewirkt und dienen dazu, die entsprechenden Fasern einzeln zu spannen oder deren Spannung einzustellen. Die Stützplatte 38 ist ein Teil eines Schlittens 72, der gleichmäßig an einer Leitspindel 74 parallel zu den Fasern und an einer Leitspindel 21 senkrecht zu den Fasern bewegbar ist. Die Leitspindel 74 wird durch einen Motor 76 angetrieben, so daß diese Komponenten daher die Zieheinheit 24 bilden.
  • Im Betrieb der Vorrichtung, um einen verschmolzenen faseroptischen Koppler mit doppelkonischer Verjüngung herzustellen, wird zuerst ein Paar von optischen Fasern 8, 9, beispielsweise Multimode- Siliciumdioxid-Fasern einer ausgewählten Länge mit einem Germanium-dotierten Kern, zuerst von ihrem Überzug in den entsprechenden Segmenten befreit, um die Plattierung freizulegen. Die Plattierung wird vorzugsweise über irgendeine bekannte Technik abgeätzt, beispielsweise durch Tauchen in ein Fluorwasserstoffbad, um die Plattierungsdicke bei sämtlichen Segmenten oder einem Teil davon zu reduzieren. Die Fasern werden dann gereinigt, beispielsweise in einem Methanolbad oder mit einem Schwamm, und unter einer vorgegebenen, im wesentlichen identischen Spannung, d. h. 200 kPa, durch die Klemmeinheiten 14, 16 vor dem Schlitz 52 und in Ausrichtung dazu gehalten.
  • Schrittmotoren 18, 20 werden dann aktiviert, um die Leitspindeln 19, 21 zu drehen und auf diese Weise die Klemmen 14, 16 mit gleichmäßigen Geschwindigkeiten in Gleitbahnen 15, 17 in der durch den Pfeil 58 angedeuteten Richtung zu bewegen, um die Fasern durch Schlitze 52, 51, 50 zum Mittelpunkt des Ofenraumes 13 zu bewegen. Diese Position ist durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 dargestellt. Der Mittelpunkt der Fasersegmente sollte wünschenswerterweise am Mittelpunkt des Temperaturlängsprofiles des Ofenraumes angeordnet sein.
  • Der Ofen wird nunmehr aktiviert, und die abgeätzten Segmente werden Wärme ausgesetzt, um ihre Temperatur ausreichend zu erhöhen und die Segmente zu erweichen und auf diese Weise die Spannung in den Segmenten im wesentlichen abzubauen, indem die Segmente unelastisch gestreckt werden. Die Temperatur wird erhöht, bis die Längsspannung, die durch die Dehnungsmeßvorrichtung 23 kontinuierlich überwacht wird, im wesentlichen auf Null abfällt.
  • Bei einer Faserspannung von Null wird die Heizeinrichtung außer Betrieb gesetzt, und man läßt die Fasersegmente auf eine vorgegebene niedrigere Temperatur abkühlen, die vom Pyrometer 110 überwacht wird. Danach werden die Segmente wieder auf einen Spannungswert gebracht, der dem ersten Spannungswert entspricht, indem die Zieheinheiten 22, 24 zeitweise aktiviert und von der Dreheinrichtung 26 in engem Kontakt Seite an Seite geringfügig verdreht werden.
  • Die verdrehten bzw. verdrillten miteinander in Kontakt stehenden Segmente werden dann über eine zweite Zeitdauer auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um die Fasersegmente zu erweichen und in bekannter Weise miteinander zu verschmelzen, und zwar über eine Fusionslänge von beispielsweise etwa 1 cm. Die erforderliche Temperatur liegt über 1600ºC. Die maximale Heiztemperatur wird durch Überwachung der Faserspannung festgelegt. Wenn die Spannung auf beispielsweise 0,4 ihres Ausgangswertes abfällt, wird die Temperatur der Segmente danach um eine weitere Zahl von Graden, beispielsweise 250ºC, über die Temperatur, bei der die Spannung auf 0,4 ihres Ausgangswertes abfiel, hinaus erhöht.
  • Die Zieheinheiten 22, 24 werden während des Fusionsschrittes aktiviert, um die Fasern mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit, beispielsweise 1 bis 4 mm pro Minute bei einer Fusionslänge von 1 cm, in entgegengesetzte Richtungen zu ziehen und den Durchhang in ausreichender Weise zu minimieren, um auf diese Weise auszuschließen, daß die optischen Fasern die Oberfläche-des Ofenraumes 13 oder andere benachbarte Teile kontaktieren. Die Dehnungsmeßvorrichtungen 23 werden verwendet, um sicherzustellen, daß eine angemessene Faserspannung aufrechterhalten wird.
  • Während dieses Prozesses wird Licht vorzugsweise durch eine der optischen Fasern von einem Ende aus geleitet und am anderen Ende einer jeden Faser überwacht. Es ist dann möglich, den Kopplungsfaktor und übermäßige Energieverluste kontinuierlich zu beobachten. Wenn beispielsweise festgestellt wird, daß der Kopplungsfaktor etwa 2% erreicht, wird davon ausgegangen, daß die Verschmelzung beendet ist. Die Ziehrate wird wesentlich erhöht, beispielsweise auf 7 oder 8 mm pro Minute. Hierdurch wird auf bekannte Weise eine doppelkonische Verjüngung in den verschmolzenen Fasern erzeugt. Das Erhitzen und Ziehen wird auf gesteuerte Weise gestoppt, um den gewünschten Kopplungsfaktor zu erreichen. Typischerweise besitzt das Mittelteil des Kopplers eine Breite von 30 um für geätzte Originalfasern mit einem Durchmesser von jeweils 80 bis 90 um. Während des schnelleren Ziehens kann es wünschenswert sein, die Ofentemperatur abzusenken. Der Koppler mit doppelkonischer Verjüngung kann nunmehr gemäß bekannten Techniken verpackt und/oder verkapselt werden, um ihn in bezug auf schädliche Umgebungen widerstandsfähig sowie robust und schlagfest zu machen.
  • Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer computergesteuerten Anordnung zur Durchführung der vorstehend angegebenen Schritte auf vollständig automatische Weise, wenn die Fasern einmal festgeklemmt worden sind. Eine spezielle Aufgabe für den Computer besteht darin, die unterschiedlichen Heizstufen vorzusehen, was ein besonders bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers, bei dem zwei oder mehr Segmente einer optischen Faser, während sie sich in engem Kontakt Seite an Seite befinden, auf eine ausreichende Temperatur erhitzt werden, um die Fasersegmente miteinander zu verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente vorbehandelt werden, um Torsionsspannungen darin abzubauen, und daß die Vorbehandlung die folgenden Schritte umfaßt:
Setzen der Segmente der optischen Faser unter Längsspannung;
Vorerhitzen der unter Längsspannung stehenden Segmente auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Segmente zu erweichen und auf diese Weise die Längsspannung durch unelastisches Strecken der Segmente im wesentlichen abzubauen, so daß durch die Vorerhitzung die Torsionsspannungen in den Fasersegmenten abgebaut werden können; und
erneutes Unterspannungssetzen der Segmente, nachdem sich diese abgekühlt haben und vor dem Erhitzen zum Verschmelzen der Fasersegmente.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Längsspannung in den Fasern kontinuierlich oder periodisch überwacht wird, um festzustellen, wenn die Spannung während des Vorerhitzens im wesentlichen auf Null fällt, woraufhin das Vorerhitzen beendet wird und man die Fasersegmente abkühlen läßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers mit doppelkonischer Verjüngung, das desweiteren das Ziehen der erhitzten Fasern während der Erhitzung in Längsrichtung zum Verschmelzen der Fasersegmente umfaßt, damit bei jeder verschmolzenen Faser eine doppelkonische Verjüngung entsteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das desweiteren die folgenden Schritte umfaßt:
Überwachen der Längsspannung und Temperatur eines jeden Segmentes auf direkte oder indirekte Weise während des Erhitzens zum Verschmelzen der Fasersegmente; und
nach dem Abfall der Spannung in den Segmenten auf einen vorgegebenen Schwellenwert weiterhin Erhöhen der Temperatur der Segmente auf eine vorgegebene Gradzahl über ihrer Temperatur, als ihre Spannung auf den Schwellenwert abfiel, wobei die entstandene Temperatur ausreichend hoch ist, um die Fasersegmente miteinander zu verschmelzen.
5. Verfahren zum Herstellen eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers, bei dem zwei oder mehr anfangs unter Spannung gesetzte Segmente der optischen Faser auf eine Temperatur erhitzt werden, während sich diese Segmente in engem Kontakt Seite an Seite befinden, die ausreicht, um die Fasersegmente miteinander zu verschmelzen, gekennzeichnet durch:
Überwachen der Längsspannung und Temperatur eines jeden Segmentes auf direkte oder indirekte Weise während des Erhitzens; und
nach dem Abfall der Spannung in den Segmenten auf einen vorgegebenen Schwellenwert weiterhin Erhöhen der Temperatur der Segmente auf eine vorgegebene Gradzahl über ihrer Temperatur, als ihre Spannung auf den Schwellenwert abfiel, wobei die entstandene Temperatur ausreichend hoch ist, um ein Verschmelzen der Fasersegmente zu bewirken.
6. Verfahren nach Anspruch 5 zum Herstellen eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers mit doppelkonischer Verjüngung, bei dem danach die Temperatur der Segmente gehalten oder beispielsweise auf die Temperatur am vorgegebenen Schwellenwert reduziert wird, wonach die erhitzten Fasern in Längsrichtung gezogen werden, damit jede der verschmolzenen Fasern eine doppelkonische Verjüngung erhält und auf diese Weise den Koppler erzeugt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 5 oder 6, bei dem die faseroptischen Segmente in engen Kontakt miteinander gebracht werden, indem sie umeinander verdrillt werden.
8. Vorrichtung zur Herstellung eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers mit
Halteeinrichtungen zum Setzen von zwei oder mehr Segmenten einer optischen Faser unter Längsspannung;
Einrichtungen zum Erhitzen der unter Spannung gesetzten Fasersegmente; und
Steuereinrichtungen, die so geschaltet sind, daß sie die Einrichtungen zum Erhitzen und die Halteeinrichtungen aktivieren, um die Fasersegmente, während sie sich in engem Kontakt Seite an Seite befinden, auf eine Temperatur zu erhitzen, die ausreicht, um ein Verschmelzen der Fasersegmente miteinander zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen eine Vorerhitzung der Fasersegmente vor dem Erhitzungsschritt auf eine Temperatur bewirken, die ausreicht, um die Segmente derart zu erweichen, daß die Spannung durch unelastisches Strecken der Segmente im wesentlichen abgebaut wird, w ei mit der Vorerhitzung die Torsionsspannungen in den Fasersegmenten abgebaut werden können, und eine Betätigung der Halteeinrichtungen zum erneuten Unterspannungssetzen der Segmente bewirken, nachdem die Segmente abgekühlt sind, jedoch vor dem Erhitzen zum Verschmelzen der Fasersegmente.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die desweiteren Einrichtungen zum Überwachen der Längsspannungen in den Fasern umfaßt, wobei die Steuereinrichtungen auf die Erfassung eines Spannungsabfalls im wesentlichen auf Null während des Vorerhitzens ansprechen und das Vorerhitzen beenden sowie eine Abkühlung der Fasersegmente bewirken.
10. Vorrichtung zur Herstellung eines verschmolzenen faseroptischen Kopplers mit
Halteeinrichtungen zum Setzen von zwei oder mehr Segmenten einer optischen Faser unter Längsspannung;
Einrichtungen zum Erhitzen der unter Spannung gesetzten Fasersegmente;
Steuereinrichtungen, die so geschaltet sind, daß sie die Erhitzungseinrichtungen und die Halteeinrichtungen aktivieren, um die Fasersegmente, während sie sich in engem Kontakt Seite an Seite befinden, auf eine Temperatur zu erhitzen, die ausreicht, um die Fasersegmente miteinander zu verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren Einrichtungen zum Überwachen der Längsspannung und Temperatur eines jeden Segmentes auf direkte oder indirekte Weise vorgesehen sind; und
daß die Steuereinrichtungen auf die Überwachungseinrichtungen ansprechen, um die Erhitzungseinrichtungen zu steuern, und derart ausgebildet sind, daß bei einem Abfall der Spannung in den Segmenten auf einen vorgegebenen Schwellenwert die Erhitzungseinrichtungen weiterhin die Temperatur der Segmente auf eine vorgegebene Gradzahl über ihrer Temperatur beim Abfallen der Spannung auf den Schwellenwert erhöhen, wobei die resultierende Temperatur ausreichend hoch ist, um die Fasersegmente miteinander zu verschmelzen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, die desweiteren Einrichtungen zum Längsziehen der erhitzten Fasern während des Erhitzens zum Verschmelzen der Fasersegmente umfaßt, wodurch jede verschmolzene Faser eine doppelkonische Verjüngung erhält.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, bei der die Steuereinrichtungen programmierte Computer- Steuereinrichtungen sind.
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