DE4142845A1 - Verfahren zum herstellen einer balligen kontaktflaeche eines optischen wellenleiters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer balligen Kontaktfläche aus einer Endfläche eines optischen Wellenleiters, bei dem zunächst der Wellenleiter in eine Bohrung eines Kopplungsteils soweit eingeführt wird, daß die Endfläche aus der Stirnfläche des Kopplungsteils austritt.

Um beispielsweise beim stirnseitigen Verbinden zweier opti­ scher Wellenleiter eine geringe Kopplungsdämpfung und geringe Reflektionen zu erreichen, werden Kopplungsteile (z. B. Steckerstifte) und die Wellenleiterendflächen (Kontaktflächen) der zu verbindenden Wellenleiter ballig, d. h. konvex, ausgebildet.

Aus der DE-OS 37 34 741 ist ein Verfahren bekannt, mit dem ballige Kontaktflächen eines optischen Wellenleiters erzeugt werden können. Bei dem bekannten Verfahren wird ein zu bear­ beitendes Ende des optischen Wellenleiters zunächst in eine Bohrung eines Kopplungsteils eingeführt. Das Kopplungsteil kann Bestandteil (Steckerstift) eines aufzubauenden Steckers oder als Hülse für den Bearbeitungsvorgang ausgebildet sein. Der Wellenleiter wird in Einführrichtung soweit bewegt, bis die zu bearbeitende Endfläche des Wellenleiters unter annä­ herndem Abschluß mit der Stirnseite des Kopplungsteils aus diesem austritt.

Anschließend wird bei dem bekannten Verfahren diese Endfläche - ggf. zusammen mit der Stirnseite des Kopplungsteils - gegen eine mit einem Schleifmittel versehene Federstahlfolie ge­ drückt und einem Schleifvorgang unterzogen. Dabei bildet sich eine schwach ballig gerundete Kontaktfläche aus.

Um Verbindungsstellen hoher optischer Güte zwischen optischen Wellenleitern mittels derart gebildeten Kontaktflächen zu realisieren, muß bei dem bekannten Verfahren mit höchster Sorgfalt und Reinheit gearbeitet werden. Das Schleifwerkzeug weist eine begrenzte Standzeit auf, so daß zur Gewährleistung gleichbleibender Kontaktflächen-Qualität eine sorgfältige Überwachung und ein regelmäßiger Austausch des Werkzeugs er­ folgen muß, der sich kostenerhöhend auf den Fertigungsprozeß auswirkt. Der Schleifvorgang stellt außerdem eine erhebliche Materialbelastung dar, die zu Mikrorissen in dem Endbereich des optischen Wellenleiters führen und so dessen Übertra­ gungsverhalten beeinträchtigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach und mit geringem Überwachungs- und Instandhaltungsaufwand durchführ­ bares Verfahren zum Herstellen einer balligen Kontaktfläche eines optischen Wellenleiters zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß anschließend der Bereich der Endfläche angeschmolzen wird. Durch das An­ schmelzen bildet sich infolge der Oberflächenspannung des Wellenleitermaterials ein tropfenförmiger Endbereich aus, der eine ballige Kontaktfläche mit höchster Oberflächengüte auf­ weist. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert lediglich eine Wärmequelle, die den Endbereich zuverlässig oberhalb der Schmelztemperatur erwärmt. Mit natürlichem Verschleiß be­ haftete, spanabhebende Werkzeuge und damit auch deren Über­ wachung und Ersatz sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig. Da die zum Schmelzen eines optischen Wel­ lenleiters erforderliche Wärmeenergie sehr gering ist, sind Wärmeeinrichtungen mit geringer Energieaufnahme und geringen Herstellungskosten einsetzbar.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Anschmelzen ein Lichtbogen verwendet, dessen Prozeßparameter sehr genau steuerbar sind.

Eine besonders gleichförmig ballige Ausbildung der Kontakt­ fläche wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des er­ findungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, daß die Endfläche während des Anschmelzvorgangs annähernd waagerecht ausge­ richtet wird, so daß die hinsichtlich der Kontaktflächenkontur maßgebenden Gravitationskräfte in bezug auf die Längsachse des Wellenleiters symmetrisch angreifen.

Damit der Endbereich des Wellenleiters nicht wesentlich über die vorzugsweise ballig ausgeführte Stirnfläche des Kopp­ lungsteils vorsteht, ist gemäß einer vorteilhaften Ausbil­ dung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die Bohrung des Kopplungsteils stirnflächenseitig mit einer vorzugsweise konischen Erweiterung versehen wird.

Eine hinsichtlich der thermischen Belastung der Stirnfläche des Kopplungsteils vorteilhafte Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der optische Wellen­ leiter nach Beendigung des Anschmelzvorgangs entgegen der Einführrichtung bewegt wird, bis der Endbereich des Wellen­ leiters an der Erweiterung aufsitzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert; es zeigen

Fig. 1 wesentliche Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Bearbeitung einer Endfläche eines optischen Wellen­ leiters und

Fig. 2 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Fig. 1 wird zum Herstellen einer balligen Kontaktfläche eines optischen Wellenleiters 1 dieser zunächst in eine Bohrung 2 eines Kopplungsteils 3 soweit eingeführt, daß die zu bearbeitende Endfläche 4 des Wellenleiters 1 gerade aus der Stirnfläche 5 des Kopplungsteils 3 austritt. Die Endfläche 4 steht damit in annäherndem Abschluß mit der Stirnfläche 5 des Kopplungsteils 3. Das Kopplungsteil 3 und damit der optische Wellenleiter 1 sind vertikal angeordnet, so daß die Endfläche 4 annähernd waagerecht orientiert ist. Der Bereich der End­ fläche 4 ist von einer Erwärmungseinrichtung 6 und 7 umgeben, die derart bemessen ist, daß sie das Material des Wellenlei­ ters 1 zum Aufschmelzen bringen kann. Die Erwärmungsein­ richtung 6 und 7 kann beispielsweise aus elektrisch leitenden Spitzen bestehen, zwischen denen ein Lichtbogen entzündbar ist. Beim Anschmelzen des Bereichs der Endfläche 4 bildet sich dort ein tropfenähnliches Lichtwellenleiterende aus, das als gestrichelt angedeutete Kontaktfläche 10 eine ballige Ober­ fläche mit hoher optischer Güte aufweist.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Bohrung des Kopplungsteils 3 stirnflä­ chenseitig eine vorzugsweise konisch ausgebildete Erweiterung 12 aufweist. Ferner ist der Endbereich 13 des Lichtwellenlei­ ters 1 zunächst geringfügig über die Stirnfläche 5 des Kopp­ lungsteils 3 hinausragend positioniert. Nach Beendigung des Anschmelzvorgangs wird der angeschmolzene Endbereich 13 zum Aufsitzen in der Erweiterung 12 gebracht, indem der Wellen­ leiter 1 entgegen seiner Einführrichtung 14 zurückbewegt wird. Der Wellenleiter 1 kann dann durch geeigneten Klebstoffauftrag in dieser Position fixiert werden. Aus Darstellungsgründen ist der Wellenleiter 1 im Vergleich zu dem Kopplungsteil 3 in den Figuren vergrößert dargestellt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einfacher Weise ballige Kontaktflächen im Endbereich eines optischen Wellen­ leiters erzeugt werden, wobei die Herstellung berührungslos und unter Verzicht auf spanabhebende Bearbeitungsverfahren möglich ist. Die mit spanabhebenden Verfahren verknüpfte Problematik der Reinhaltung und Säuberung der Bearbeitungs­ flächen und der begrenzten Standzeiten der spanabhebenden Werkzeuge ist damit in einfacher Weise umgangen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer balligen Kontaktfläche (10) aus einer Endfläche (4) eines optischen Wellenleiters (1), bei dem zunächst der Wellenleiter (1) in eine Bohrung (2) eines Kopplungsteils (3) soweit eingeführt wird, daß die Endfläche (4) aus der Stirnfläche (5) des Kopplungsteils (3) austritt, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend der Bereich der Endfläche (4) angeschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anschmelzen ein Lichtbogen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (4) während des Anschmelzvorgangs annähernd waagerecht ausgerichtet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (2) des Kopplungsteils (3) stirnflächenseitig mit einer vorzugsweise konischen Erweiterung (12) versehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Wellenleiter (1) nach Beendigung des Anschmelz­ vorgangs entgegen der Einführrichtung (14) bewegt wird, bis der Endbereich (13) des Wellenleiters (1) an der Erweiterung (12) aufsitzt.