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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kunststoffoptikfaser.
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Erörterung der verwandten Technik
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Eine
Glasoptikfaser ist in den letzten Jahren zu einem bedeutenden Übertragungsmedium
geworden, insbesondere für
Langstreckenübertragungsanwendungen.
Eine derartige Optikfaser hat jedoch bei Anwendungen im kleineren
Maßstab,
wie beispielsweise einer Faserverteilung zu dem Tisch bei lokalen Netzen,
keine erhebliche Verwendung gefunden. Insbesondere war eine Glasoptikfaser
nicht so kosteneffektiv wie beispielsweise Kupferdraht und erfordert ferner
extrem präzise
Faserverbindungen, wie z. B. Endflächenpolierung, Ausrichtung
und Indexanpassungsmaterial. Es gibt deshalb ein Interesse an einem
Verfolgen einer Kunststoffoptikfaser (POF, POF = plastic optical
fiber), die viele der Vorzüge
einer Glasoptikfaser bietet, aber von der erwartet wird, dass dieselbe
kosteneffektivere Systeme bietet. Eine POF bietet ferner einige
einzigartige Charakteristika, einschließlich eines größeren Kerns
und erwünschter Dispersionseigenschaften,
von denen erwartet wird, dass dieselben eine Verbindung und ein
Spleißen einfacher
machen.
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Konnektivitätsansätze jedoch,
z. B. Abschluss- und Verbindungstechniken, die für eine Glasoptikfaser verwendet
werden, sind nicht zwangsläufig
für eine
Kunststoffoptikfaser erwünscht.
Doch müssen
derartig grundlegende Fragen mit Bezug auf Kunststoffoptikfasersysteme
gelöst
werden, damit eine POF eine kommerzielle Akzeptanz erreichen kann.
Beispielsweise neigen gegenwärtige
POF-Verbindungen dazu, unerwünscht
hohe Verluste zu zeigen, z. B. 2 bis 3 dB. Somit sind verbesserte
Techniken zum Abschließen
einer POF erwünscht,
vorteilhafterweise Techniken, die zu Verbindungen mit geringem Verlust
führen.
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Die
WO 96/33430 offenbart ein
Spaltwerkzeug, das zwei Klemmen aufweist. Eine Faser wird zuerst
zwischen den zwei Klemmen eingeklemmt und dann über einen Amboss gestreckt,
bevor die gestreckte und gespannte Faser in Kontakt mit einer scharfen
Klinge gebracht wird, die bewirkt, dass die Faser sich spaltet.
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Auf
dem Gebiet ist ferner ein Schneiden einer Faser unter einer reinen
Zuglast, einer Radialkompressionslast oder ohne ein Anlegen irgendeiner Zug-
oder Kompressionslast bekannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe eines Schaffens eines Verfahrens
zum Fertigen eines Artikels zugrunde, der eine Kunststoffoptikfaser
mit einer verbesserten Endfläche
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Prozess gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die
Erfindung bezieht sich auf POF-Prozesse und -Systeme und betrifft
verbesserte Abschlusstechniken, die eine trockene, nicht polierte
Verbindung annehmbarer machen. Die Techniken liefern gute physikalische
Charakteristika, d. h. Glattheit, an der Abschlussendfläche, wodurch
Verbindungen mit geringerem Verlust geliefert werden, als dieselben herkömmlicherweise
erhalten werden. Beispielsweise wurden Verluste von weniger als
1 dB ohne ein Polieren oder ein Indexanpassungsmaterial erhalten, z.
B. für
eine CYTOP®-Faser mit einer Polymethylmethacrylat-Verstärkung (CYTOP® ist
Poly(perfluorobutenylvinylether) und ist im Handel von Asahi Glass Co.,
Japan, erhältlich).
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird eine POF geschnitten, während
sich die Faser unter einer Axialkompression befindet, und das verwendbare Stück wird
(oder die verwendbaren Stücke
werden) typischerweise vor einem Zurückziehen der Klinge oder des
Messers entfernt. Der sich ergebende Abschluss zeigt eine glatte
Oberfläche,
die einen niedrigen Verlust bei einer trockenen, nicht polierten
Verbindung fördert.
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Die
Technik der vorliegenden Erfindung überwindet Probleme, von denen
entdeckt wurde, dass dieselben bei bekannten, herkömmlichen Schneide-
und Spalttechniken inhärent
waren. Beispielsweise führte
ein Spalten mit langsamen Spannungsraten zu schlechten Oberflächen, die
für eine Verbindung
ohne eine weitere Verarbeitung nicht geeignet sind. Und ein Schneiden
unter Zug oder sogar unter Nichtkompression erwies sich jedoch bedeutsamerweise
als zu sich verzweigenden Rissen innerhalb der Faser führend, d.
h. Rissen, die sich von der Endfläche aus in die Faser ausbreiten.
Man ist der Ansicht, dass sich verzweigende Risse insbesondere zu
den relativ hohen Verlusten beitragen, die gegenwärtig bei
POF-Verbindungen zu finden sind. Die Erfindung verbessert durch
ein Liefern eines verbesserten Abschlusses und somit einfacherer
Verbindungen mit geringerem Verlust die Fähigkeit einer POF, in optische
Kommunikationssysteme eingegliedert zu werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt
sich verzweigende Risse dar, die typischerweise bei herkömmlichen
Abschlusstechniken angetroffen werden.
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2 stellt
ein Werkzeug dar, das zum Abschließen einer Kunststoffoptikfaser
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung nützlich
ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
ist es möglich,
nicht polierte POF-Abschlüsse mit
verbesserten physikalischen und optischen Charakteristika, z. B.
Glattheit, zu liefern und dadurch geringere Verluste zu liefern, wenn
trockene, nicht polierte Verbindungen vorbereitet werden. (Nicht
poliert gibt an, dass vor einer Verbindung kein Polieren der abgeschlossenen
Endflächen
durchgeführt
wird. Trocken gibt an, dass kein Indexanpassungsmaterial bei einem
Herstellen der Verbindung verwendet wird.) Es wurde entdeckt, dass
herkömmliche
Abschlusstechniken dazu neigen, Probleme zu bewirken, wie beispielsweise
sich verzweigende Risse bei einer POF. Wie es bei der POF 10 dargestellt
ist, die in 1 gezeigt ist, verlaufen sich
verzweigende Risse 12 von der Endfläche aus in die Faser 10.
Man ist der Ansicht, dass die sich verzweigenden Risse 12 zu
den unerwünscht
hohen Verlusten beitragen, die durch POF-Verbindungen gezeigt werden.
Gemäß der Erfindung
ist es jedoch möglich,
eine POF abzuschließen,
derart, dass im Wesentlichen keine sich verzweigenden Risse bewirkt
werden. (Im Wesentlichen keine sich verzweigenden Risse gibt an,
dass der tatsächliche
Verlust, der in der Verbindung zwischen zwei an den Enden gekoppelten
Fasern mit Endflächen
gemessen wird, die durch eine trockene, nicht polierte Vorbereitungstechnik
vorbereitet sind, weniger als ½ dB über dem berechneten
Verlust für ähnliche
Fasern mit vollkommen planaren, rissfreien Endflächen liegt, die auf ähnliche
Weise durch eine trockene, nicht polierte Technik an den Enden gekoppelt
sind.)
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird eine POF geschnitten, während
sich die Faser unter einer Axialkompression befindet, d. h. eine
axiale Druckspannung wird vor einem Schnei den angelegt. (Es ist ebenfalls
möglich,
dass bei einigen Konfigurationen eine Einleitung des Schneidens
selbst die Spannung bewirken könnte.)
Typischerweise ist eine Druckspannung von näherungsweise 1% ausreichend,
um eine relativ glatte Abschlussoberfläche im Wesentlichen ohne sich
verzweigende Risse zu liefern, obwohl niedrigere Pegel einer Spannung
in einigen Fällen
ebenfalls geeignet sind. Das sich ergebende verwendbare Stück wird
(oder die sich ergebenden verwendbaren Stücke werden) typischerweise
vor einem Zurückziehen
der Klinge oder des Messers entfernt, um ein Beschädigen der
Oberfläche
während eines
derartigen Zurückziehens
zu vermeiden. Es ist möglich,
das Schneiden durch irgendeine geeignete Technik durchzuführen, z.
B. ein Guillotinenverfahren. typischerweise wird eine einzige Schnittkante verwendet,
um die Faser in eine Richtung senkrecht zu der Faserachse abzuschließen. Eine
herkömmliche
Rasierklinge, z. B. wie dieselbe zum Rasieren verwendet wird, ist
im Allgemeinen geeignet. Derartige Klingen neigen dazu, eine Schnittkante
mit einem Krümmungsradius
von wesentlich weniger als 10 μm, typischer
wesentlich weniger als 1 μm,
aufzuweisen.
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Man
ist der Ansicht, dass bisherige Techniken zum Schneiden unter Zug
oder mit einem freien Ende der Faser weder unter Kompression noch
unter Zug einen instabilen Bruch der POF vor der Schneideklinge
fördern.
Wenn sich die Klinge durch die Faser hindurch bewegt, breitet sich
genauer gesagt ein Riss durch den letzten Abschnitt einer ungeschnittenen
Faser aus, bevor die Klinge diesen Abschnitt erreicht. Die Defekte,
z. B. sich verzweigende Risse, die durch eine derartige Rissausbreitung
bewirkt werden, führen
zu einer schlechten Oberfläche,
die die Qualität
einer nachfolgenden Verbindung verschlechtert, insbesondere wenn
der instabile Bruch sowohl in dem optisch aktiven als auch dem Verstärkungsabschnitt
der Faser auftritt. Durch ein Halten der Faser unter selbst einer
kleinen Kompression jedoch wird diese Rissausbreitung wesentlich
reduziert, insbesondere über
dem optisch aktiven Bereich der Faser. Das Ergebnis ist eine glatte
Abschlussoberfläche,
die zu einer Verbindung mit geringerem Verlust führt, selbst ohne ein Polieren.
Es kann ferner möglich sein,
den schädlichen
Zug durch ein Verwenden einer extrem dünnen Klinge, um den Schnitt
vorzunehmen, im Wesentlichen zu vermeiden. Eine derartige dünne Klinge,
z. B. 20 μm,
könnte
den Bedarf nach einer Axialkompression vermeiden.
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Eine
Vielfalt von Werkzeugen ist zum Liefern eines derartigen Kompressionsfaserschneidens
geeignet. Bei dem in 2 gezeigten Schneidewerkzeug 20 wird
eine Faser 21 durch das Werkzeug 20 hindurch gefädelt und
an einem Ende in eine feste Klemme 22 und an dem anderen
Ende in eine bewegliche Klemme 23 eingeklemmt. Die bewegliche Klemme 23 wird
zu der festen Klemme 22 hin gedrückt, wobei eine Kompression
geliefert wird, und eine Klinge 24, die in einem Gehäuse 25 positioniert ist,
wird durch die Faser 21 gedrückt. Die geschnittene Faser 21 wird
dann ausgespannt und entfernt, typischerweise vor einem Zurückziehen
der Klinge 24.
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Gemäß der Erfindung
ist deshalb eine Kunststoffoptikfaser dazu in der Lage, abgeschlossen
zu werden, derart, dass sich relativ glatte Endflächen ergeben.
Zudem sind die Abschlusstechniken einfacher als herkömmliche
Techniken, die für
eine Glasoptikfaser verwendet werden. Und selbst bei dieser reduzierten
Komplexität
können
Verbindungen zwischen den sich ergebenden Endflächen ohne ein Polieren und
ohne ein Indexanpassungsmaterial einen relativ geringen Verlust
von weniger als 1 dB zeigen. Die Abschlusstechniken der Erfindung
erleichtern deshalb den Gesamtentwurf und Aufbau verschiedener Systeme,
die POF verwenden, z. B. lokale Netze, Campussysteme und verbraucherinstallierte
Heimsysteme, wodurch Kosten reduziert werden.
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Die
Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele verdeutlicht,
die exemplarisch sein sollen.
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Beispiel 1
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Eine
2,5 m lange Kunststoffoptikfaser mit einem CYTOP®-Mittenabschnitt mit
einem Durchmesser von 235 μm
(einschließlich
sowohl dotierten als auch undotierten Materials) und einer äußeren Polymethylmethacrylat-Verstärkung mit
einem Durchmesser von 500 μm
wurde mit einem Messer in zwei Teile geschnitten. Dann wurde unter
Verwendung eines Werkzeugs, wie es beispielsweise in 2 gezeigt
ist, jede Faser axial nahe dem geschnittenen Ende komprimiert, unter
einer Spannung von näherungsweise
1%, und eine herkömmliche
doppelkantige Rasierklinge wurde vollständig durch jede Faser gedrückt, wobei
näherungsweise ½ Zoll von
jedem Faserende entfernt wurde. Diese zwei abgeschlossenen Enden
wurden in einer Ausrichtungshülse
zusammengepasst, wobei die anderen zwei Enden mit einer 850 nm-Laserquelle
bzw. einem großflächigen Photodetektor
verbunden wurden. Die Menge an übertragenem
Licht wurde gemessen und mit der durch die ursprüngliche ungeschnittene Faserlänge übertragenen
Menge verglichen. Der Verlust, der sich aus der Verbindung ergab,
betrug etwa 0,7 dB.