DE3889363T2

DE3889363T2 - Herstellungsverfahren eines faseroptischen Multi-/Demultiplexer-Kopplers und auf diese Weise bewerkstelligter Koppler.

Info

Publication number: DE3889363T2
Application number: DE19883889363
Authority: DE
Inventors: Dominique Georges; Francois-Louis Malavieille
Original assignee: Alliance Technique Industrielle SA
Current assignee: Alliance Technique Industrielle SA
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2008-02-16
Also published as: FR2611056A1; DE3889363D1; EP0281454B1; EP0281454A1; FR2611056B1

Description

Die Erfindung betrifft optische Vorrichtungen, die in Lichtleiter-Informationsübertragungen verwendbar sind.
Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Multiplex/Demultiplex-Kopplers für Lichtleitfasern und auf den auf diese Weise erhaltenen Koppler.
Lichtleiter-Informationsübertragungen unterliegen einer starken Entwicklung, und zwar insbesondere bei der "Verkabelung" von großen Städten. Eine solche Verkabelung setzt vor allem voraus, daß man über Mittel zur Verbindung zwischen Lichtleitfasern verfügt, die zwischen zwei stumpfaneinandergesetzten Fasern vorgenommen wird.
Die Anmelderin hat in ihrer französischen Patentanmeldung Nr. 2 550 458 und ihrem Zusatz Nr. 2 544 876 sowie in den französischen Patentanmeldungen 2 550 630 und 2 567 656 eine Technik vorgeschlagen, die diese Grundverbindung sowohl in wirtschaftlicher Hinsicht als auch hinsichtlich der technischen Leistungen unter befriedigenden Bedingungen gestattet.
Ferner stellt sich bei der Verkabelung durch Lichtleiter das Problem, daß das auf einer Lichtleitfaser auftretende Signal auf mehrere Fasern, und zwar im allgemeinen auf zwei, verteilt werden muß.
In der Schrift EP-A-0 151 065 hat die Anmelderin einen Lichtleiter-Koppler und -Verteiler vorgeschlagen, der diese Aufgabe erfüllt.
In der Technik der Lichtleiter-Informationsübertragung wird ferner auch eine gleichzeitige Übertragung von Signalen, die von mehreren Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängen kommen, in einem einzigen Lichtleiter vorgenommen.
Dieses Verfahren erfordert das Multiplexen oder Demultiplexen von wenigstens zwei Kanälen, d. h. von wenigstens zwei Wellenlängen oder zwei Gruppen von Wellenlängen.
Es ist bekannt, hierfür besondere optische Vorrichtungen, Multiplex/Demultiplex-Koppler genannt, zu verwenden.
Man kennt beispielsweise aus der US-A-4 243 297 derartige Koppler, die aus einer ersten Lichtleitfaser und einer zweiten Lichtleitfaser, die in einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und jeweils eine ebene Stirnfläche besitzen, die gegenüber der anderen angeordnet ist, wobei wenigstens eine der beiden Stirnflächen zur Achse der Faser nicht senkrecht ist und eine Beschichtung trägt, die einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen bildet, wenigstens einer dritten Lichtleitfaser, die eine ebene Stirnfläche besitzt und deren Achse zur gemeinsamen Achse der beiden ersten Fasern schräg angeordnet ist und die mit ihrer Stirnfläche gegenüber dem Spiegel ausmündet, und Mitteln zur festen Verbindung der drei Fasern, die eine starre Platte und einen Kleber zur Befestigung der Fasern auf der starren Platte umfassen, bestehen.
Derartige Koppler wurden bisher in kostspieligen und komplizierten Verfahren hergestellt, die mit einer Herstellung in großen Serien nur schwer zu vereinen sind.
Die Erfindung bietet für dieses Herstellungsproblem eine neue, äußerst einfache Lösung. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Multiplex/Demultiplex-Kopplers für Lichtleitfasern, bestehend aus den folgenden Schritten:
a) Herstellung einer ersten Lichtleitfaser und einer zweiten Lichtleitfaser, die jeweils eine ebene Stirnfläche besitzen, von denen wenigstens eine Achse der Faser nicht senkrecht ist und eine Beschichtung trägt, die einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen bildet, und Herstellung wenigstens einer dritten Lichtleitfaser, die ebenfalls eine ebene Stirnfläche besitzt;
b) Einführung dieser ersten und dieser zweiten Lichtleitfaser in eine erste auf einer Oberfläche eines Trägers vorgesehene Nut und Einführung der dritten Lichtleitfaser in eine zweite Nut, die ebenfalls auf dieser Oberfläche des Trägers vorgesehen ist und in die erste Nut mündet;
c) Positionierung der Lichtleitfasern in den jeweiligen Nuten, so daß die ebenen Stirnflächen der ersten und der zweiten Lichtleitfaser einander gegenüberstehen und die ebene Stirnfläche der dritten Lichtleitfaser gegenüber dem wenigstens auf der schrägen Stirnfläche der beiden ersten Fasern gebildeten Trennspiegel mündet; und
d) Halt der drei Lichtleitfasern in dieser Stellung.
Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) zur Herstellung der ersten Lichtleitfaser und/oder der zweiten Lichtleitfaser die folgenden Arbeitsgänge umfaßt:
a1) Aufrollen einer Lichtleitfaser auf einer zylindrischen Trommel mit einem bestimmten Durchmesser, so daß man eine bestimmte Anzahl von aneinander anliegenden Windungen erhält;
a2) Festhalten der Windungen auf der Trommel durch zwei längs zweier Erzeugender der Trommel angeordnete Klebebänder und Durchschneiden aller Windungen zwischen den beiden Klebebändern;
a3) Trennung aller Windungen und der beiden Klebebänder von der Trommel, um ein flaches Bündel von Fasern zu erhalten, die durch die beiden Klebebänder an wenigstens einem ihrer Enden gehalten werden;
a4) Halten eines Endes des Bündels in fester Anlage an den Polierflächen, so daß jede der Lichtleitfasern eine schräge ebene Stirnfläche erhält; und
a5) Aufbringen einer einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen bildenden Beschichtung auf die schrägen Stirnflächen der Fasern;
daß der Schritt a) zur Herstellung der dritten Lichtleitfaser die Herstellung einer schrägen Stirnfläche umfaßt;
daß der Schritt b) folgende Arbeitsschritte umfaßt:
b1) Aufgelegthalten einer oberflächenbearbeiteten starren Platte ohne Nuten auf der mit den Nuten versehenen Oberfläche des Trägers, der wenigstens in Höhe dieser Oberfläche aus einem bezüglich der Fasern weichen und elastisch verformbaren Werkstoff besteht; und
b2) Einführung der ersten und der zweiten Lichtleitfaser über die beiden einander entgegengesetzten Enden der ersten Nut und Einführung der dritten Lichtleitfaser über das Ende der zweiten Nut, das dem in die erste Nut mündenden Ende entgegengesetzt ist, wobei die erste Nut und die zweite Nut mit einer einen Brechzahladapter bildenden transparenten flüssigen Substanz gefüllt sind, und
daß die Positionierung der Lichtleitfasern im Schritt c) so durchgeführt wird, daß die jeweiligen Stirnflächen der ersten und der zweiten Lichtleitfaser wenigstens punktuell miteinander in Kontakt gebracht sind und die schräge Stirnfläche der dritten Lichtleitfaser gegenüber dem Spiegel an wenigstens einer der beiden anderen Fasern in Anschlag gebracht ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß man im Schritt b) für die oberflächenbearbeitete Platte eine transparente Platte und für die die Nut füllende transparente flüssige Substanz eine flüssige Substanz verwendet, die bei UV-Licht härtbar ist, und
daß der Halt der Fasern im Schritt d) durch Aufbringen von UV-Strahlen auf die beiden Nuten durch die starre transparente Platte hindurch hergestellt wird, worauf die drei Fasern durch die gehärtete Substanz bleibend an der starren Platte befestigt sind, und die nunmehr die drei Fasern tragende oberflächenbearbeitete Platte vom mit Nuten versehenen Träger getrennt wird.
Im Schritt d) werden die drei Lichtleitfasern, die mit der auf diese Weise vom mit Nuten versehenen Träger getrennten, oberflächenbehandelten Platte fest verbunden sind, mit einem zusätzlichen Belag versehen.
Der Arbeitsgang a4) umfaßt zweckmäßigerweise die Positionierung des Lichtleitfaserbündels auf einem Unterlegkeil, so daß alle Fasern eine bestimmte Neigung bezüglich der Polierfläche haben.
Der Arbeitsgang a5) umfaßt ferner zweckmäßigerweise das gleichzeitige Aufbringen des den Spiegel zum Trennen der Lichtstrahlen bildenden Beschichtung auf die Stirnflächen der Fasern des flachen Bündels in einer Vakuumkammer.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen Multiplex/Demultiplex-Koppler für Lichtleitfasern des oben beschriebenen Typs.
Dieser Koppler ist dadurch gekennzeichnet, daß die starre Platte eine oberflächenbearbeitete Platte ohne Nuten ist, daß die Stirnfläche der dritten Faser schräg ist und daß die drei Fasern durch den Kleber auf der oberflächenbearbeiteten Platte befestigt gehalten sind, so daß die jeweiligen Stirnflächen der ersten und der zweiten Lichtleitfaser mindestens punktuell miteinander in Kontakt sind und die schräge Stirnfläche der dritten Lichtleitfaser gegenüber dem Spiegel und in Anschlag an wenigstens einer der beiden anderen Fasern ausmündet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die starre oberflächenbearbeitete Platte transparent ist und vorzugsweise aus Glas oder Siliciumoxid besteht.
Die Erfindung betrifft nicht nur Koppler für drei Lichtleitfasern, d. h. mit nur einer seitlich angeschlossenen "dritten Lichtleitfaser", sondern auch Koppler für eine größere Anzahl von Lichtleitfasern, d. h. mit mehreren seitlich angeschlossenen "dritten Lichtleitfasern".
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trommel, auf der eine Lichtleitfaser in aneinander anliegenden Windungen aufgerollt ist, die durch zwei Klebebänder zusammengehalten sind;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines flache Lichtleitfaserbündels, das durch Aufrollen der Lichtleitfaser auf die Trommel von Fig. 1 gebildet wird;
Fig. 3 eine Teilansicht des Endes des in Fig. 2 gezeigten Bündels;
Fig. 4 das Aufliegen eines Endes des Lichtleitfaserbündels auf einer Polierscheibe;
Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht des Endes der Lichtleitfasern des Bündels nach Polieren;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des bereits bekannten Prinzips der Verbindung von drei Lichtleitfasern zur Bildung eines erfindungsgemäßen Kopplers;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer aus einer Glasplatte und einem genuteten Block aus einem weichen Werkstoff bestehenden Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 8 den Beginn der Einführung der Fasern in die Vorrichtung von Fig. 7;
Fig. 9 eine Darstellung der vollständig in die genannte Vorrichtung eingeführten und einer UV-Strahlung ausgesetzten Fasern;
Fig. 10 eine Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der der Koppler nur aus der Glasplatte und den an dieser durch Verkleben befestigten Fasern besteht;
Fig. 11 eine Darstellung der Vorrichtung von Fig. 10, wobei auf die Glasplatte eine zusätzliche Beschichtung aufgebracht ist;
Fig. 12 bis 18 Abwandlungen der Verbindung von drei Fasern an an einem erfindungsgemäßen Koppler; und
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Kopplers mit mehreren "dritten Lichtleitfasern".
In der Lichtleitertechnik treten zahlreiche verschiedene Formen auf. Diesbezüglich sind die beiliegenden Zeichnungen als integrierender Bestandteil der vorliegenden Beschreibung anzusehen, um so weit wie nötig zur Definition der Erfindung und ihrer ausreichenden Beschreibung beizutragen.
In Fig. 1 ist eine von einer Spule 12 abgerollte Lichtleitfaser 10 auf eine zylindrische Trommel 14 so aufgerollt, daß man eine bestimmte Anzahl von aneinander anliegenden Windungen erhält. Der Radius der Trommel 14 hängt von der Länge der Lichtleitfaserabschnitte ab, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Multiplex/Demultiplex-Koppler erforderlich sind.
Mit einer Vorrichtung 16 wird erreicht, daß die Faser auf die Trommel 14 in aneinander anliegenden Windungen aufgerollt wird. Diese Vorrichtung 16 besitzt eine Rolle, die parallel zur Achse der Trommel 14 beweglich ist, so daß die auf die Trommel 14 aufgerollte Faser bei einer Trommelumdrehung seitlich um einen Betrag versetzt wird, der genau dem Durchmesser der Faser entspricht.
Nachdem eine bestimmte Anzahl von Windungen, beispielsweise 100 Windungen, aufgerollt wurden, hält man alle Windungen auf der Trommel mit Hilfe von zwei Klebebändern 18 und 20 fest, die sich auf zwei Erzeugenden der Trommel erstrecken, wobei die Enden der Bänder zweckmäßigerweise an den beiden Wangen der Trommel angeklebt werden. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Bänder 18 und 20 nahe beieinander angeordnet.
Dann schneidet man mit Hilfe eines geeigneten Schneidwerkzeugs alle Windungen zwischen den beiden Klebebändern 18 und 20 durch, wie schematisch mit der Linie 22 dargestellt ist.
Nach Trennung aller Windungen und der beiden Klebebänder von der Trommel erhält man ein flaches Bündel 24 von Lichtleitfasern, die, wie Fig. 2 zeigt, von den beiden Klebebändern 18 und 20 gehalten werden.
Fig. 3 zeigt, wie die das Bündel 24 bildenden Fasern 26 durch das Klebeband 18 aneinander anliegend gehalten werden.
Wie Fig. 4 zeigt, wird ein Ende des Bündels 24 auf einer schrägen Fläche 28 eines Unterlegkeils 30 positioniert, dessen Unterseite 32 auf einer Polierfläche, im dargestellten Beispiel einer Schleifscheibe 34, in Anlage gehalten wird. Die Flächen 28 und 32 des Unterlegkeils 30 bilden miteinander einen Winkel α, der dem für die schrägen Stirnflächen der Fasern 26 des Bündels 24 gewünschten Wert entsprechen.
Die Enden der Fasern 26 werden poliert, indem auf den Unterlegkeil 30 in Richtung auf die Scheibe 34 ein Anlagedruck ausgeübt wird. Die Bearbeitung beginnt zweckmäßigerweise mit einer Scheibe mit groben Schleifkörnern und endet mit einer Scheibe mit feinen Schleifkörnern.
Nach dem Polieren besitzen alle Fasern 26 des Bündels 24, wie Fig. 5 zeigt, eine ebene schräge Stirnfläche 36, die zur entsprechenden Achse der Faser nicht senkrecht ist.
Man erhält auf diese Weise Faserabschnitte mit jeweils einer schrägen ebenen Stirnfläche, deren Winkel mit der Achse der Faser bei allen Abschnitten derselbe ist.
Das andere Ende der Faserabschnitte kann je nach den gewünschten Anwendungen entweder derselben Behandlung unterzogen werden, um eine zweite schräge Stirnfläche zu bilden, oder einer anderen Behandlung, um eine zur Achse der Faser senkrechte Stirnfläche zu erhalten.
Im folgenden Arbeitsgang wird auf die Stirnflächen 36 der Fasern des Faserbündels 26 in einer Vakuumkammer gleichzeitig eine Beschichtung aufgebracht, die einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen bildet.
Diese Beschichtungstechnik unter Vakuum ist bereits bei der Herstellung von dichroischen Spiegeln bekannt, die halbreflektierende Platten sind, die mit verschiedenen transparenten Werkstoffen mit abwechselnden Brechzahlen beschichtet werden. Indem man auf diese Weise verschiedene Schichten, Interferenzschichten genannt, aufbringt, erhält man einen halbreflektierenden Spiegel, der den Durchgang einer bestimmten Wellenlänge gestattet und eine andere bestimmte Wellenlänge reflektiert.
Erfindungsgemäß wird diese Beschichtung gleichzeitig aufallen Stirnflächen 36 der das Bündel 24 bildenden Fasern aufgebracht.
Fig. 6 zeigt schematisch einen Multiplex/Demultiplex-Koppler für Lichtleitfasern, der nach einem bereits bekannten Prinzip ausgeführt ist. Dieser Koppler besitzt eine erste Lichtleitfaser 26a und eine zweite Lichtleitfaser 26b, die in einer Achse 38 axial in Flucht sind. Die Fasern 26a und 26b besitzen schräge ebene Stirnflächen 36a und 36b, die auf die oben beschriebene Weise hergestellt wurden. Diese beiden Stirnflächen sind gegen die Achse der entsprechenden Faser im selben Winkel geneigt, und wenigstens eine der Flächen 36a und 36b ist mit einer einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen bildenden Beschichtung versehen. Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Stirnfläche 36b mit einer solchen Beschichtung 40 versehen. Gemäß einer Abwandlung kann die Beschichtung auch auf der Fläche 36a oder gleichzeitig auf den Flächen 36a und 36b vorgesehen werden.
Eine dritte Lichtleitfaser 26c, deren Achse 42 mit der bereits genannten Achse 38 einen Winkel β bildet, mündet gegenüber dem durch die Beschichtung 40 gebildeten Trennspiegel aus. Die Neigung des Trennspiegels gegen die Achse 38 und die Neigung der Achse 42 gegen die Achse 38 sind so bestimmt, daß ein von der Faser 26a übertragener Lichtstrahl durch den Trennspiegel in die Richtung der Achse 42 reflektiert wird.
In der Ebene der Zeichnung von Fig. 6 bildet der Spiegel mit einer zur Achse 38 Senkrechten einen Winkel von gleich β/2.
Die den Spiegel bildende Beschichtung ist in Abhängigkeit von den Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; bestimmt, die in der ersten Lichtleitfaser 26a zu übertragen sind. Im vorliegenden Beispiel gestattet diese Beschichtung, daß ein von der Faser 26a kommender Lichtstrahl mit einer Wellenlänge λ&sub1; durch den Trennspiegel in die zweite Faser 26b übertragen wird.
Ein von der Faser 26a kommender Lichtstrahl mit der Wellenlänge λ&sub2; wird dagegen durch den Trennspiegel in die Richtung der Achse 42 der dritten Faser 26c reflektiert.
In dem oben beschriebenen Fall arbeitet der Koppler als Demultiplexer. Dieser Koppler ist reversibel und kann ebenso auch als Multiplexer arbeiten, um in einer gemeinsamen Lichtleitfaser zwei Lichtstrahlen mit den Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; zu übertragen, die von zwei getrennten Lichtleitfasern kommen, die die beiden genannten Lichtstrahlen jeweilig übertragen.
Ein solcher Multiplex/Demultiplex-Koppler kann entweder mit zwei verschiedenen Wellenlängen oder mit zwei Gruppen von verschiedenen Wellenlängen arbeiten.
Die Positionierung der Enden der Fasern 26a, 26b und 26c in der in Fig. 6 dargestellten Konfiguration wird zweckmäßigerweise mit Hilfe der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung vorgenommen. Diese Vorrichtung besitzt einen vorzugsweise quaderförmigen Träger 44 aus einem bezüglich der Lichtleitfasern weichen Werkstoff, wie einem elastisch verformbaren Siliconelastomer. Der Träger 44 besitzt eine Oberseite 46, in der eine erste Nut 48 und eine zweite Nut 50 vorgesehen sind.
Die Nut 48 ist vorzugsweise im mittleren Teil der Fläche 46 abgegrenzt und ihre Form ist so gewählt, daß sie den abgemantelten Enden der ersten Faser 26a und der zweiten Faser 26b entspricht. Diese Nut 48 wird durch zwei größere Nuten 52 und 54 eingerahmt, die die beiden Fasern 26a und 26b einschließlich ihrer Mäntel aufnehmen können. Die Nuten 52 und 54 münden ihrerseits am Träger 44 nach außen. Entsprechend kann die zweite Nut 50 das abgemantelte Ende der dritten Faser 26c aufnehmen und ist mit einer größeren Nut 56 verbunden, die die dritte Faser einschließlich ihres Mantels aufnehmen kann. Die Nut 50 bildet mit der Nut 48 einen Winkel β, wobei ein Ende der Nut 50 in die Nut 48 und das andere Ende in die größere Nut 56 mündet. Der Arbeitsgang der Abmantelung einer Lichtleitfaser besteht darin, daß der Kunststoffschutzmantel von der Faser entfernt wird, und liegt im Bereich des Fachmanns.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird angenommen, daß der Träger 44 insgesamt aus weichem Werkstoff besteht. Zur Durchführung der Erfindung genügt es jedoch, daß der weiche Werkstoff in unmittelbarer Nähe der Fläche 40 des Trägers vorhanden ist.
Die Vorrichtung umfaßt ferner eine starre Platte 58, im vorliegenden Fall eine transparente Glasplatte, die auf die Fläche 46 des Trägers 44 aufgelegt wird. Eine ähnliche Vorrichtung wird in den französischen Patentanmeldungen Nr. 2 542 458, 2 544 876, 2 550 630, 2 567 658 und 2 558 966 im Namen der Anmelderin zu anderen Zwecken beschrieben. Der Inhalt dieser früheren Anmeldungen ist als zur vorliegenden Beschreibung gehörig zu betrachten, um nötigenfalls zum besseren Verständnis der Vorrichtung der Fig. 7 und ihrer möglichen Abwandlungen beizutragen.
Insbesondere werden in den früheren Patentanmeldungen verschiedene Nutenformen beschrieben. Gegenwärtig hält die Anmelderin es bei den Anwendungen auf den Multiplex/Demultiplex-Koppler für wünschenswert, daß die Nut in einem Querschnitt eine bezüglich einer Senkrechten zur starren Platte, d. h. zur Fläche 46, symmetrische Form besitzt. Besonders befriedigend sind Nuten, deren Querschnitt V-förmig oder U-förmig ist.
Man bezieht sich nun auf Fig. 8. Die Enden der Fasern 26a, 26b und 26c werden nacheinander oder gleichzeitig über die äußeren Enden der Nuten 52, 54 und 56 eingeführt. Die Fasern werden eingeschoben, bis ihre Stirnflächen annähernd in der der Konfiguration von Fig. 6 entsprechenden Stellung sind. Zweckmäßigerweise wird dieser Arbeitsgang durch die transparente Platte 58 hindurch mit Hilfe eines Mikroskops überwacht. Vor dem Einsetzen der drei Fasern werden die Nuten der Vorrichtung mit einem transparenten flüssigen Medium gefüllt, das einen Brechzahladapter bildet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieses brechzahladaptierendes Medium ein bei UV-Licht härtender Kleber, wie der von der Firma Loctite unter dem Warenzeichen "Glass-Bond" vertriebene, bei UV-Strahlung polymerisierbare flüssige Kleber. Es können natürlich auch andere härtende brechzahladaptierende Medien verwendet werden, die auf andere Mittel als UV-Licht ansprechen.
Im Fall von UV-Licht sieht man, wie in Fig. 9 dargestellt ist, eine UV-Röhre 60 vor, die über der Vorrichtung angeordnet ist und mit einem Reflektor 62 versehen ist, der die Strahlung in Richtung auf die beiden Nuten des Trägers leitet. Das härtende Medium wird auf diese Weise solange mit UV- Strahlen belichtet, bis es vollständig polymerisiert ist.
Danach hebt man die Glasplatte 58 ab, die die durch den Kleber gehaltenen Lichtleitfasern mit sich nimmt. Man hat nämlich festgestellt, daß der im vorstehenden genannte Kleber praktisch nicht an dem Träger 44 aus Siliconelastomer haftet.
Der vorliegende Multiplex/Demultiplex-Koppler besitzt nun seine endgültige Grundform. Er ist in umgekehrter Stellung in Fig. 10 dargestellt, in der man die Glasplatte 58 und die Fasern 26a, 26b und 26c sieht, die an der Platte durch dünne Kleberverbindungen gehalten sind.
Man bringt nun einen Schutzbelag beispielsweise in Form eines Harzes 64 auf, wie in Fig. 11 dargestellt ist.
Die freien Enden der Faserabschnitte 26a, 26b und 26c können in herkömmliche Lichtleitfaserverbinder eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in den obengenannten Patentanmeldungen und der obengenannten Zusatzanmeldung der Anmelderin beschrieben sind.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Konfiguration ist die Stirnfläche 36c der dritten Lichtleitfaser 26c schräg zur Achse 42 gerichtet, so daß sie auf dem optischen Mantel 66a der Faser 26a zum Aufliegen kommt.
Bei der Abwandlung von Fig. 12 kommt das Stirnende 36c der Faser 26c mit der ersten Faser 26a und der zweiten Faser 26b in einem Bereich in Kontakt, in dem diese beiden Fasern seitlich beispielsweise durch Polieren partiell bearbeitet wurden, um von ihren optischen Mänteln 66a und 66b befreit zu werden. Auf diese Weise ist der Kern 68c der Faser 26c in direktem Kontakt mit dem Kern 68a der Faser 26a. Infolgedessen müssen die Lichtstrahlen, die von dem durch die Beschichtung 40 gebildeten Spiegel reflektiert wurden, nicht den Mantel 66a durchqueren, wie es in der Konfiguration von Fig. 6 der Fall ist.
Bei der in Fig. 13 gezeigten Abwandlung kommt die Stirnfläche 36c der dritten Faser 26c mit dem durch die Beschichtung 40 gebildeten und die erste Faser 26a von der zweiten Faser 26b trennenden Spiegel in Kontakt, wobei die erste Faser ausgespart ist, um einen Durchgang für das Ende der dritten Faser zu bieten. Zu diesem Zweck bildet die Stirnfläche 36a der Faser 26a mit der Achse der Faser einen Winkel, der gleich dem Winkel β von Fig. 6 ist. Bei dieser Abwandlung durchqueren die über die Faser 26a eintretenden Lichtstrahlen den optischen Mantel 66c der Faser 26c, bevor sie zu dem von der Beschichtung 40 gebildeten Trennspiegel gelangen.
Die in Fig. 14 gezeigte Abwandlung ähnelt der von Fig. 13, wobei jedoch die dritte Faser 26c von ihrem optischen Mantel 66c teilweise befreit ist, um einen direkten Kontakt zwischen dem Kern 28a der ersten Faser 26a und dem Kern 68c der dritten Faser 26c zu erreichen.
Die in Fig. 15 gezeigte Abwandlung ähnelt der von Fig. 12, wobei jedoch nur die erste Faser 26a teilweise von ihrem optischen Mantel befreit ist. Man vermeidet auf diese Weise eine seitliche Bearbeitung der Faser 26b. Die dritte Faser 26c besitzt, abgesehen von ihrer Stirnfläche 36c, eine weitere Stirnfläche 70c, die an der Stirnfläche 36b der Faser 26b zum Aufliegen kommen soll. Diese Abwandlung ist besonders zweckmäßig, da sie eine Annäherung der Kerne der drei Fasern gestattet und dadurch zu einer Erhöhung des optischen Wirkungsgrads des Kopplers sowie zu einer besseren mechanischen Positionierung der drei Fasern führt.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 6, 12 und 15 sind die Stirnflächen 36a und 36b beide zur Achse der Faser nicht senkrecht, wobei der Winkel zwischen der Stirnfläche und der Achse der Faser bei der Faser 26a und 26b derselbe ist. Dies kann einfach dadurch erreicht werden, daß man die Fasern 26a und 26b, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wurde, einem gemeinsamen Bearbeitungsgang unterzieht.
Bei diesen Ausführungsformen kann die den selektiven Spiegel bildende Beschichtung 40 entweder auf die Stirnfläche 36a, oder auf die Stirnfläche 36b oder gleichzeitig auf die beiden Stirnflächen 36a und 36b aufgebracht sein. Bei den einzelnen oben beschriebenen Ausführungsformen kann gemäß einer Abwandlung vorgesehen werden, daß nur die Stirnfläche 36a zur Achse der Faser 26a nicht senkrecht ist, wobei in diesem Fall die Stirnfläche 36b zur Achse der Faser 26b senkrecht ist. In einem solchen Fall kann die den selektiven Spiegel bildende Beschichtung entweder auf die Stirnfläche 36a oder gleichzeitig auf die Stirnfläche 36a und die Stirnfläche 36b aufgebracht sein.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 13 und 14 ist es gemäß einer Abwandlung möglich, die den selektiven Spiegel bildende Beschichtung 40 auf die Stirnfläche 36c der seitlichen Faser 26c aufzubringen.
Fig. 16 zeigt ein Beispiel einer Abwandlung des Kopplers von Fig. 6, bei dem die Stirnfläche 36a zur Achse der Faser 26a nicht senkrecht ist, während die Stirnfläche 36b zur Achse der Faser 26b senkrecht ist. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Beschichtung 40 nur auf die Stirnfläche 36a aufgebracht.
Eine zur Achse der Faser 26b senkrechte ebene Fläche 36b kann unter Anwendung der Lehre der französischen Patentanmeldung Nr. 2 422 604 im Namen der Anmelderin hergestellt werden.
Bei der Ausführungsform von Fig. 17 sind die erste Faser 26a und die dritte Faser 26c seitlich so bearbeitet, daß sie in einer winkelhalbierenden Ebene ihrer Achsen durch Kontakt zwischen den beiden seitlichen Flächen 72a und 72c aneinander angeschlossen werden können. Die Stirnflächen 36a und 36c sind hierbei so bearbeitet, daß sie mit der Stirnfläche 36b der Faser 26b in Kontakt kommen. Bei dieser Ausführungsform ist die den selektiven Spiegel bildende Beschichtung 40 auf die Stirnfläche 36b aufgebracht.
Die Ausführungsform von Fig. 18 ist eine Variante der von Fig. 17. Hierbei sind die Stirnflächen 36a und 36c zur Achse der entsprechenden Faser senkrecht. Dadurch wird eine zusätzliche Bearbeitung am Stirnende der Fasern vermieden. Auch hier ist die Beschichtung 40 auf die Stirnfläche 36b aufgebracht.
Bei der Ausführungsform von Fig. 19 wird ein Koppler für die beiden axial fluchtenden Lichtleitfasern 26a und 26b und für mehrere "dritte Lichtleitfasern" oder seitliche Lichtleitfasern 26c, 26d und 26e gebildet, die insgesamt in einer Anzahl von drei vorgesehen sind. Die optischen Fasern 26c und 26e sind zueinander parallel und auf derselben Seite der Achse der Lichtleitfasern 26a und 26b gelegen, indem sie mit dieser Achse einen Winkel von 600 bilden. Die Lichtleitfaser 26d bildet ebenfalls mit dieser Achse einen Winkel von 600, liegt jedoch auf der den Fasern 26c und 26e entgegengesetzten Seite, wobei sie aber in derselben Ebene wie diese liegt. Die Stirnflächen 36c, 36d und 36e der seitlichen Fasern 26c, 26d und 26e bilden mit den entsprechenden Achsen der Fasern einen Winkel von 600 und sind jeweils mit einer einen selektiven Spiegel bildenden Beschichtung 40c, 40d und 40e versehen. Die schrägen Stirnflächen 36a und 36b der Fasern 26a und 26b weisen keine Beschichtung auf. Man erhält auf diese Weise eine kompakte sägezahnförmige Struktur. Wenn man in der Faser 26a vier Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3; und λ&sub4; überträgt, empfängt man in den Fasern 26c, 26d, 26e und 26b vier Lichtstrahlen jeweils mit der Wellenlänge λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3; bzw. λ&sub4;. Wie in Fig. 19 mit unterbrochenen Linien gezeigt ist, könnten auch noch weitere seitliche Fasern hinzugefügt werden, so daß man n Wellenlängen λ&sub1;, . . . λn übertragen kann.
Die verschiedenen oben beschriebenen Abwandlungen stellen natürlich nur Beispiele dar, und ihre Merkmale lassen sich kombinieren.
Andererseits ist zu erwähnen, daß der erfindungsgemäße Koppler sowohl auf Fasern mit gleichen Kerndurchmessern als auch auf Fasern mit verschiedenen Kerndurchmessern anwendbar ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Multiplex/Demultiplex- Kopplers für Lichtleitfasern, bestehend aus den folgenden Schritten:

a) Herstellung einer ersten Lichtleitfaser (26a) und einer zweiten Lichtleitfaser (26b), die jeweils eine ebene Stirnfläche (36a, 36b) besitzen, von denen wenigstens eine zur Achse der Faser nicht senkrecht ist und eine Beschichtung (40) trägt, die einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen bildet, und Herstellung wenigstens einer dritten Lichtleitfaser (26c), die ebenfalls eine ebene Stirnfläche (36c) besitzt;

b) Einführung dieser ersten und dieser zweiten Lichtleitfaser (26a, 26b) in eine erste auf einer Oberfläche (46) eines Trägers (44) vorgesehene Nut (48) und Einführung der dritten Lichtleitfaser (26c) in eine zweite Nut (50), die ebenfalls auf dieser Oberfläche (46) des Trägers (44) vorgesehen ist und in die erste Nut (48) mündet;

c) Positionierung der Lichtleitfasern (26a, 26b, 26c) in den jeweiligen Nuten, so daß die ebenen Stirnflächen (36a, 36b) der ersten und der zweiten Lichtleitfaser einander gegenüberstehen und die ebene Stirnfläche (36c) der dritten Lichtleitfaser (26c) gegenüber dem wenigstens auf der schrägen Stirnfläche der beiden ersten Fasern gebildeten Trennspiegel mündet; und

d) Halt der drei Lichtleitfasern in dieser Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) zur Herstellung der ersten Lichtleitfaser (26a) und/oder der zweiten Lichtleitfaser (26b) die folgenden Arbeitsgänge umfaßt:

a1) Aufrollen einer Lichtleitfaser (10) auf einer zylindrischen Trommel (14) mit einem bestimmten Durchmesser, so daß man eine bestimmte Anzahl von aneinander anliegenden Windungen erhält;

a2) Festhalten der Windungen auf der Trommel (14) durch zwei längs zweier Erzeugender der Trommel angeordnete Klebebänder (18, 20) und Durchschneiden aller Windungen zwischen den beiden Klebebändern;

a3) Trennung aller Windungen und der beiden Klebebänder (18, 20) von der Trommel (14), um ein flaches Bündel

(24) von Fasern (26) zu erhalten, die durch die beiden Klebebänder an wenigstens einem ihrer Enden gehalten werden;

a4) Halten eines Endes des Bündels (24) in fester Anlage an den Polierflächen (34), so daß jede der Lichtleitfasern (26) eine schräge ebene Stirnfläche (36) erhält; und

a5) Aufbringen einer einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen bildenden Beschichtung (40) auf die schrägen Stirnflächen (36) der Fasern (26);

daß der Schritt a) zur Herstellung der dritten Lichtleitfaser (26c) die Herstellung einer schrägen Stirnfläche umfaßt;

daß der Schritt b) folgende Arbeitsgänge umfaßt:

b1) Aufgelegthalten einer oberflächenbearbeiteten starren Platte (58) ohne Nuten auf der mit den Nuten (48, 50) versehenen Oberfläche (46) des Trägers (44), der wenigstens in Höhe dieser Oberfläche aus einem bezüglich den Fasern weichen und elastisch verformbaren Werkstoff besteht; und

b2) Einführung der ersten und der zweiten Lichtleitfaser (26a, 26b) über die beiden einander entgegengesetzten Enden der ersten Nut (48) und Einführung der dritten Lichtleitfaser (26c) über das Ende der zweiten Nut (50), das dem in die erste Nut (48) mündenden Ende entgegengesetzt ist, wobei die erste Nut (48) und die zweite Nut (50) mit einer einen Indexadapter bildenden transparenten flüssigen Substanz gefüllt sind; und

daß die Positionierung der Lichtleitfasern im Schritt c) so durchgeführt wird, daß die jeweiligen Stirnflächen (36a, 36b) der ersten und der zweiten Lichtleitfaser (26a, 26b) wenigstens punktuell miteinander in Kontakt gebracht sind und die schräge Stirnfläche (36c) der dritten Lichtleitfaser (26c) gegenüber dem Spiegel (40) an wenigstens einer der beiden anderen Fasern in Anschlag gebracht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Schritt b) für die oberflächenbearbeitete Platte (58) eine transparente Platte und für die die Nuten füllende transparente flüssige Substanz eine flüssige Substanz verwendet, die bei UV-Licht härtbar ist, und

daß der Halt der Fasern (26a, 26b, 26c) im Schritt d) durch Aufbringen von UV-Strahlen auf die beiden Nuten (48, 50) durch die starre transparente Platte (58) hindurch hergestellt wird, worauf die drei Fasern durch die gehärtete Substanz bleibend an der starren Platte befestigt sind, und die nunmehr die drei Fasern tragende oberflächenbearbeitete Platte vom mit Nuten versehenen Träger (44) getrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt d) auf die drei Fasern (26a, 26b, 26c), die mit der auf diese Weise vom mit Nuten versehenen Träger getrennten, oberflächenbearbeiteten Platte (58) fest verbunden sind, eine zusätzliche Beschichtung (64) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nut (48) die abgemantelten Enden der beiden ersten Fasern (26a, 26b) aufnehmen kann und sich zwischen zwei größeren seitlichen Nuten (52, 54) befindet, die die beiden Fasern (26a, 26b) einschließlich ihrer Mäntel aufnehmen können, und daß die zweite Nut (50) das abgemantelte Ende der dritten Faser (26c) aufnehmen kann und mit einer größeren Nut (56) verbunden ist, die die dritte Faser (26c) einschließlich ihres Mantels aufnehmen kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang a4) die Positionierung des Faserbündels (24) auf einem Unterlegkeil (30) umfaßt, so daß alle Fasern eine bestimmte Neigung gegen die Polierfläche (34) haben.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsgang a5) das Aufbringen der den Spiegel zur Lichtstrahlentrennung bildenden Beschichtung (40) gleichzeitig auf die Stirnflächen (36) der Fasern (26) des flachen Bündels (24) in einer Vakuumkammer umfaßt.

7. Multiplex/Demultiplex-Koppler für Lichtleitfasern, bestehend aus einer ersten Lichtleitfaser (26a) und einer zweiten Lichtleitfaser (26b), die in einer gemeinsamen Achse (38) angeordnet sind und jeweils eine ebene Stirnfläche (36a, 36b) besitzen, die gegenüber der anderen angeordnet ist, wobei wenigstens eine der beiden Stirnflächen zur Achse der Faser nicht senkrecht ist und eine Beschichtung (40) trägt, die einen Spiegel zur Trennung von Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen bildet, wenigstens einer dritten Lichtleitfaser (26c), die eine ebene Stirnfläche (36c) besitzt und deren Achse (42) zur gemeinsamen Achse (38) der beiden ersten Fasern schräg angeordnet ist und die mit ihrer Stirnfläche gegenüber dem Spiegel ausmündet, und Mitteln zur festen Verbindung der drei Fasern, die eine starre Platte (58) und einen Kleber zur Befestigung der Fasern auf der starren Platte umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Platte (58) eine oberflächenbearbeitete Platte ohne Nuten ist, daß die Stirnfläche (36c) der dritten Faser (26c) schräg ist und daß die drei Fasern durch den Kleber auf der oberflächenbearbeiteten Platte befestigt gehalten sind, so daß die jeweiligen Stirnflächen (36a, 36b) der ersten und der zweiten Lichtleitfaser (26a, 26b) mindestens punktuell miteinander in Kontakt sind und die schräge Stirnfläche der dritten Lichtleitfaser (26c) gegenüber dem Spiegel (40) und in Anschlag an wenigstens einer der beiden anderen Fasern ausmündet.

8. Koppler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die starre oberflächenbearbeitete Platte (58) transparent ist und vorzugsweise aus Glas oder Siliziumoxid besteht.

9. Koppler nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnende (36c) der dritten Lichtleitfaser (26c) mit dem optischen Mantel (66a) der ersten Faser (26a) in Kontakt kommt.

10. Koppler nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnende (36c) der dritten Faser (26c) mit der ersten Faser (26a) und der zweiten Faser (26b) in einem Bereich in Kontakt kommt, in dem wenigstens eine der beiden Fasern (26a, 26b) von ihrem optischen Mantel (66a, 66b) befreit ist.

11. Koppler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nur die erste Faser (26a) zum Teil von ihrem optischen Mantel (66a) befreit ist.

12. Koppler nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (36c) der dritten Faser (26c) mit dem die erste Lichtleitfaser (26a) von der zweiten Lichtleitfaser (26b) trennenden Spiegel in Kontakt kommt, wobei die erste Lichtleitfaser (26a) so ausgebildet ist, daß sie einen Durchgang für das Ende der dritten Lichtleitfaser (26c) bietet.

13. Koppler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lichtleitfaser (26c) zum Teil von ihrem optischen Mantel (66c) befreit ist, um einen direkten Kontakt zwischen dem Kern (68a) der ersten Lichtleitfaser (26a) und dem Kern (68c) der dritten Lichtleitfaser (26c) zu erhalten.

14. Koppler nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Faser (26a) und die dritte Faser (26c) seitlich bearbeitet sind (72a, 72c), um ihren Anschluß in einer winkelhalbierenden Ebene ihrer jeweiligen Achsen zu gestatten.