DE4112089A1

DE4112089A1 - Lichtwellenleiter-faserfuehrungseinsatz fuer ein schweissgeraet und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE4112089A1
Application number: DE19914112089
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Finzel; Thomas Dipl Ing Ruckgaber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-10-22
Also published as: DE4112089C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter(LWL)-Faser führungseinsatz für ein Schweißgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 7.

Zum Verschweißen von Lichtwellenleitern müssen die Faserenden von jeweils zwei Lichtwellenleitern genau zueinander ausgerich tet sein. Hierzu werden Faser-Führungseinsätze aus Keramik ver wendet, in die v-förmige Nuten eingeschliffen sind. Das Mittel teil des Faserführungseinsatzes ist abgesenkt und gegebenen falls mit einer Öffnung versehen, durch die die Ausrichtung der Schweißelektroden überprüft werden kann. Aus dem Buch "Licht wellenleiterkabel" von Mahlke und Gössing, 2. Auflage, Siemens AG, Seiten 159 bis 162 ist das als thermisches Spleißen be zeichnete Schweißverfahren ausführlich beschrieben. Es kann sowohl mit einem elektrischen Schweißverfahren als auch mit einem autogenen Schweißverfahren gearbeitet werden. Nachteilig wirkt sich jedoch stets die poröse Keramikoberfläche des Faser führungseinsatzes aus, von der sich Staub und Verschmutzungen nur sehr schwer entfernen lassen. Die Herstellung, insbesondere das Einschleifen der Führungsnuten, ist zudem sehr kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstig herstell baren LWL-Faserführungseinsatz anzugeben, der nur schwer ver schmutzt. Außerdem ist ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.

Ein LWL-Faserführungseinsatz ist im Patentanspruch 1 angege ben. Ein Verfahren zur Herstellung des LWL-Faserführungsein satzes ist in dem unabhängigen Patentanspruch 7 beschrieben.

Vorteilhaft ist die Verwendung von Silicium-Führungsteilen, die auf einem Halterungsteil befestigt sind. Das Halterungs teil kann hierbei aus unterschiedlichen Materialien herge stellt sein. Die Silicium-Führungsteile weisen eine extrem glatte Oberfläche auf. Beide Führungsteile bestehen ursprüng lich aus einem Führungsgrundteil, aus dem ein Mittelteil erst nach der Befestigung auf dem Halterungsteil entfernt wird. Hierdurch bleiben die Führungsnuten exakt zueinander ausge richtet. Durch die unterschiedliche Temperaturausdehnung be dingte Spannungen werden hierdurch weitgehend vermieden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Halterungsteil aus Glas besteht. Hierdurch wird eine unterhalb des LWL-Faserführungseinsatzes liegende Optik vor Verschmutzung geschützt.

Zweckmäßig ist es, wenn das Mittelteil des Halterungsteils be reits als Linse oder Prisma ausgebildet ist. Hierdurch kann eine einfachere Optik verwendet werden bzw. ein günstigerer Betrachtungswinkel erzielt werden.

Vorteilhaft ist ein Vertiefen der Führungsnuten in den Führungs teilen zum Mittelteil und/oder nach außen hin. Die Vertiefung zum Mittelteil hin bewirkt, daß Grate oder Bruchstellen nicht in die Führungsnut hineinragen. Durch die Vertiefung der Führungs nut nach außen wird bewirkt, daß Lichtwellenleiter einschließ lich ihres Coatings eingelegt werden können.

Vorteilhaft ist die gemeinsame Herstellung beider Führungs teile aus einem zusammenhängenden Führungsgrundteil, in das die Führungsnuten eingeätzt werden und bei dem Sollbruch stellen zum Heraustrennen des Mittelteils vorgesehen werden.

Bei der Massenherstellung aller zukünftiger Führungsteile aus einer Siliciumscheibe werden zunächst die Führungsnuten einge ätzt und anschließend werden die Sollbruchstellen angesägt und die Führungsgrundteile voneinander getrennt.

Das Halterungsteil wird zweckmäßigerweise gegossen oder aus einem Stangenprofil gefertigt.

Zweckmäßig ist das Verkleben oder anodisches Bonden zur Be festigung des Siliciumgrundteiles auf dem Halterungsteil nach entsprechender Vorbehandlung. Durch das Befestigen eines Füh rungsgrundteiles mit zwei Führungsteilen bleiben die Führungs nuten exakt zueinander ausgerichtet. Das Herausbrechen des Mittelteiles erfolgt nach der Befestigung z. B. nach dem Aus härten des Klebstoffes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen LWL-Faserführungseinsatz,

Fig. 2 die Draufsicht des LWL-Faserführungsein satzes,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Führungsteils,

Fig. 4 und 5 Längsschnitte durch den LWL-Faserführungs einsatz und

Fig. 6 eine Siliciumscheibe mit Führungsgrundteilen.

In Fig. 1 ist ein LWL-Faserführungseinsatz dargestellt. Auf einem mit Anschlägen 4 und 5 versehenen Halterungsteil 1 sind zwei einander gegenüberliegende Führungsteile 2 und 3 befes tigt. Das Halterungsmittelteil 6 ist abgesenkt, um einen Frei raum für die Schweißelektroden vorzusehen. Hierdurch wird eine Ablenkung des Lichtbogens oder Funkenüberschlag auf das Führungs grundteil und eine zu große Erhitzung des LWL-Faserführungsein satzes beim Schweißen vermieden. Das Halterungsteil kann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Außer Metall, ist auch Kunststoff mit einem hohen Glasfaseranteil geeignet. Das Halterungsteil 1 ist durch Gießen herstellbar. Ebenso kann auch Glas verwendet werden, das außer der guten Verarbeitbarkeit den zusätzlichen Vorteil hat, einen Schutz gegen Verschmutzung einer unter dem Halterungsmittelteil 6 befindlichen Optik zu bieten.

Anstelle eines Halterungsteils 1 mit den beiden Anschlägen 4 und 5 können auch Halterungsteile mit mehreren Anschlägen vorgesehen sein, durch die z. B. flache Nuten gebildet werden, in die die Führungsteile 2 und 3 eingesetzt werden. Da die Führungsteile jedoch Grate an ihren Schnittstellen aufweisen, können sind die Kanten der Führungsnut entsprechend auszubil den. Die Befestigung der Führungsteile 2 und 3 mit dem Halte rungsteil erfolgt beispielsweise durch Kleben oder anodisches Bonden.

In Fig. 2 ist der LWL-Faserführungseinsatz in der Draufsicht dargestellt. Die Führungsteile 2 und 3 weisen hier jeweils vier Faser-Führungsnuten 10 auf, so daß Mehrfachverbindungen (für LWL-Bändchen) hergestellt werden können. Je nach Verwen dungszweck können LWL-Faserführungseinsätze mit unterschiedlichen Führungsteilen, die eine Führungsnut oder mehrere Führungsnuten aufweisen, in das Schweißgerät eingesetzt werden. Die Lage der Lichtwellenleiterfasern 22 und insbesondere von deren Enden sowie der in Fig. 2 eingezeichneten Schweißelektroden 8 und 9 kann hier durch eine Beobachtungsöffnung 7 optisch überprüft werden. Das Verschweißen erfolgt in bekannter Weise durch einen Lichtbogen zwischen den Elektroden. Auch mehrere Faserenden können gleichzeitig durch einen einzigen Lichtbogen jeweils mit dem gegenüberliegenden Faserende verschweißt werden. Die genaue Ausrichtung der Faserkerne erfolgt durch die Oberflächen spannung des jeweiligen Fasermantels.

Die LWL-Faserführungseinsätze werden im Schweißgerät leicht auswechselbar durch Anschrauben oder Klemmen befestigt.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Führungsteils 2 bzw. 3 dargestellt. Die Faser-Führungsnuten 19 und die vertieften Führungsnuten 11 wurden eingeätzt. Dies ist wegen der symbo lisch dargestellten Kristallstruktur möglich, bei der die Schenkel der U-Nute einen symmetrischen Winkel von 70,53° bilden.

Zunächst wird aus Silicium ein in Fig. 4 im Schnitt dargestell tes Führungsgrundteil 15 hergestellt, das die Führungsteile 2 und 3 durch ein Führungsmittelteil 14 miteinander verbindet. Die vertiefte Führungsnut 12 wurde durchgehend ausgeführt. Das Führungsgrundteil wird auf dem Halterungsteil 1 befestigt. Zum Ausbrechen des Führungsmittelteils 14 sind Einschnitte 13 vor gesehen. In Fig. 4 sind auch die vertieften Führungsnuten 11 und 12 erkennbar. Die Führungsnut 11 dient zur Aufnahme eines mit seinem Coating beschichteten Lichtwellenleiters 21 (Fig. 2), während die Lichtwellenleiter-Fasern 22 durch die kleinere Faser- Führungsnut 19 geführt werden. Die sich zum Mittelteil vertie fende Führungsnut 12 verhindert, daß ein beim Anbringen der Einschnitte 13 entstehender Grat die Führung der Faserenden beeinträchtigt. In Fig. 4 wurde das Halterungsmittelteil als Prisma 16 ausgebildet.

Fig. 5 zeigt das Herausbrechen des Führungsmittelteils 14 nach dem Verbinden des Führungsgrundteils 15 mit dem Halte rungsteil 1. Die Bruchstellen 18 stören nicht, da sie insbe sondere gegenüber der Faser-Führungsnut 10 tiefer liegen. Die Einschnitte 13 können auch durch Ätzungen ersetzt werden. Ebenfalls können Sollbruchstellen durch Ritzen erzielt werden. Das Mittelteil des Halterungsteils ist als optische Linse 17 ausgebildet.

In Fig. 6 ist eine Siliciumscheibe (Wafer) 19 dargestellt, die mit einem Adhäsionskleber auf einer Kunststoffolie 20 aufgebracht ist, die zur Fertigung von Führungsgrundteilen 15 verwendet wird. Zunächst werden die Führungsnuten eingeätzt, dann die Einschnitte eingesägt und anschließend werden die Führungsgrundteile voneinander getrennt. Sie haften jedoch weiterhin auf der Kunststoffolie und können von dieser abge nommen und auf den Halterungsteilen befestigt werden.

Claims

1. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz für Schweißgeräte mit einem abgesenkten Mittelteil und Faser-Führungsnuten (10), dadurch gekennzeichnet,
daß ein Halterungsteil (1) zur Aufnahme von zwei Führungs teilen (2, 3) vorgesehen ist,
daß das Halterungsteil (1) das abgesenkte Mittelteil (6) auf weist,
daß die beiden Führungsteile (2, 3) aus Silicium hergestellt sind und jeweils mindestens eine Faser-Führungsnut (10) auf weisen und
daß die beiden Führungsteile (2, 3) mit zueinander fluchtenden Faser-Führungsnuten (10) auf dem Halterungsteil (1) befestigt sind.

2. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil (1) mindestens einen Anschlag (4, 5) zur Justierung der Führungsteile (2, 3) aufweist.

3. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil (1) aus mit Glasfasermaterial hochge fülltem Kunststoff gefertigt ist.

4. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil (1) aus Glas gefertigt ist.

5. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im abgesenkten Mittelteil (6) des Halterungsteils (1) eine optische Linse (17) oder ein Prisma (16) vorgesehen ist.

6. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Faser-Führungsnut (10) einen v-förmigen Querschnitt aufweist und
daß sie in eine vertiefte Führungsnut (11) zur Aufnahme von mit ihrem Coating beschichteten Lichtwellenleitern (21) über geht.

7. Lichtwellenleiter-Faserführungseinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsteile (2, 3) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Faser-Führungsnuten (10) und/oder unterschiedlichen Führungsnuten-Abmessungen vorgesehen sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiter-Faserführungs einsatzes, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Halterungsteil (1) mit Anschlägen (4, 5) für Führungs teile (2, 3) hergestellt wird,
daß ein Führungsgrundteil (15) aus Silicium hergestellt wird,
daß mindestens eine Faser-Führungsnut (10) eingeätzt wird,
daß im Führungsgrundteil (15) Einschnitte (13) zum Abtrennen eines Führungsmittelteils (14) von äußeren Führungsteilen (2, 3) angebracht werden,
daß das Führungsgrundteil (15) auf dem Halterungsteil (1) befes tigt wird und
daß das Führungsmittelteil (14) herausgetrennt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil (1) gegossen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsgrundteil (15) durch Kleben mit dem Halterungs teil (1) oder verbunden wird.