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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Linsen von optischen
Fasern oder Wellenleitern.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Aus
Glas hergestellte optische Fasern und Wellenleiter werden in optischen Übertragungssystemen
und anderen optischen Systemen oft verwendet. Die Bearbeitung der
Stirnfläche
dieser Fasern und Wellenleiter spielt während der Verwendung dieser
Einmoden- oder Mehrmodenfasern und Wellenleiter eine entscheidende
Rolle. Es ist wichtig, dass die Stirnflächen eine besonders gleichmäßige Oberfläche aufweisen,
so dass der Übergang
von einem Element eines optischen Systems zu einem anderen mit minimalen
Dämpfungswerten
ausgeführt
werden kann. Es ist außerdem
wichtig, dass die Stirnflächen der
Fasern und Wellenleiter mit vorgegebenen Winkeln hergestellt werden
können,
und dass diese Winkel zuverlässig
und reproduzierbar sind.
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Die
Verwendung von Linsen, um Licht von einer Quelle effizient in eine
Faser oder einen Wellenleiter einzukoppeln oder daraus auszukoppeln,
ist wohlbekannt. Bei der Bestimmung der Effizienz der Lichtkopplung
zwischen der Quelle und der Faser oder dem Wellenleiter können die
Form des Faser- oder Wellenleiterendes und die Lichtmenge, die von diesem
Ende emittiert wird, Informationen über das Verhalten der mit einer
Linse versehenen Faser oder des mit einer Linse versehenen Wellenleiters
liefern.
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JP2001124932 offenbart
ein Verfahren zum Herstellen einer Linse auf einer optischen Faser,
wobei ein Lasersystem eine Pulsdauer von 50 Femtosekunden aufweist
und eine optische Faser abgetragen wird. Bei dem Abtragungsprozess
kann ein Schmelzen auftreten.
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KURZDARSTELLUNG
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Die
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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In
dieser Beschreibung bezeichnet:
"Linse" ein Stück eines Materials, gewöhnlich Glas, und
gewöhnlich
gekrümmt,
das für
die Brechung von Licht verwendet wird; und
"Wellenleiter" eine Struktur, welche die Ausbreitung von
Energie in der Form einer Welle lenkt, so dass sie einem vorgeschriebenen
Weg folgt.
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Ein
Vorteil mindestens einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, die Formung der Oberfläche einer
Faser- oder Wellenleiterlinse unter Anwendung eines Prozesses der
Laserabtragung (Laserablation) im Wesentlichen ohne eine Erwärmung und
ohne mechanische Spannungen am größten Teil der Faser oder des
Wellenleiters zu steuern. Im Vergleich zu anderen Laserprozessen,
bei denen größere Pulsbreiten
verwendet werden, wie etwa Excimerlaser, Nd:YAG-Laser und CO2-Laser,
welche Pulsbreiten von einigen Nanosekunden und mehr aufweisen,
wird durch die ultraschnelle Laserbearbeitung der vorliegenden Erfindung
Material mit minimalen thermischen Nebenwirkungen abgetragen. Beim
Herstellen einer gewünschten
Form ist das Nichtvorhandensein einer Erwärmung ein Vorteil gegenüber anderen
Techniken, wie etwa Flammpolieren, da es die Fähigkeit gewährleistet, eine gewünschte Form
ohne Aufschmelzen herzustellen.
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Ein
anderer Vorteil mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, dass im Gegensatz zu mechanischen Prozessen zum Abtragen
von Material bei einem Prozess gemäß der vorliegenden Erfindung
keine Biegezugbeanspruchung des Endes der Faser oder des Wellenleiters
erfolgt, was ein Vorteil bei der Handha bung sein kann.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden
Zeichnungen, der ausführlichen
Beschreibung und den Ansprüchen
ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein beispielhaftes Lasersystem, das für die Erfindung geeignet ist.
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2 zeigt drei Ansichten der Form einer Faser
mit einer konisch zulaufenden zylindrischen einfach keilförmigen Linse,
welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden kann.
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3 zeigt drei Ansichten der Form einer Faser
mit einer konisch zulaufenden abgeschnittenen einfach keilförmigen Linse,
welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden kann.
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4 zeigt drei Ansichten der Form einer Faser
mit einer konisch zulaufenden symmetrischen doppelkeilförmigen Linse,
welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden kann.
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5 zeigt drei Ansichten der Form einer Faser
mit einer konisch zulaufenden asymmetrischen doppelkeilförmigen Linse,
welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden kann.
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6 zeigt
mehrere Schnittlinienwinkel, welche durch die vorliegende Erfindung
erreicht werden können.
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7(a) und 7(b) sind
digitale Bilder von Mikroaufnahmen einer faseroptischen Linse nach
dem Laserschneiden, jedoch vor dem Polieren. 7(c) ist
ein digitales Bild eines Strahlprofils im Fernfeld, wobei die verschiedenen
Arten der Schattierung Bereiche konstan ter Intensität kennzeichnen.
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8(a) und 8(b) sind
digitale Bilder von Mikroaufnahmen einer faseroptischen Linse nach
dem Laserschneiden und dem Polieren mittels Lichtbogen.
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8(c) ist ein digitales Bild eines Strahlprofils
im Fernfeld, wobei die verschiedenen Arten der Schattierung Bereiche
konstanter Intensität
kennzeichnen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein
Femtosekundenlaser sendet kurze Hochleistungsimpulse aus. Die Spitzenleistung
eines Impulses beträgt
zwischen 105 und 1010 Watt.
Die Pulslängen
betragen normalerweise bis zu ungefähr 100 Femtosekunden (fs).
Für die
vorliegende Anwendung ist ein geeigneter Bereich von Pulslängen der von
ungefähr
50 bis ungefähr
150 fs. Die Leistungsdichte des Lasers beträgt vorzugsweise von ungefähr 1017 bis ungefähr 1018 W/m2.
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Die
herkömmliche
Laserbearbeitung von Werkstoffen beruht auf der Eigenextinktion
des Materials bei der Laserwellenlänge, bei der Energie von dem
Laserstrahl übertragen
wird. Infolgedessen wird Energie aus dem Laser auf der gesamten
Weglänge des
Strahls in dem Material, das bearbeitet wird, absorbiert. Es ist
daher schwierig, die Laserenergie in einem spezifischen Volumen
in dem Material zu lokalisieren.
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Im
Falle einer Bearbeitung mit einem Femtosekundenlaser, wie in der
vorliegenden Erfindung, ist die verwendete Laserwellenlänge normalerweise eine
solche, bei welcher die Eigenextinktion des Materials sehr gering
ist. Daher wird bei niedrigen bis mittleren Laserintensitäten praktisch
keine Energie aus dem Strahl absorbiert. Falls jedoch die Laserintensität genügend hoch
ist, was erreicht wird, indem eine sehr kurze Laserpulsdauer (ungefähr 100 fs) verwendet
wird und der Strahl sehr stark fokussiert wird, kann das Material
mit dem Laserstrahl mittels eines nichtlinearen Mechanismus (d.h.
es werden zwei oder mehr Photonen gleichzeitig absorbiert) interagieren,
und es wird Energie von dem Laser in das Material übertragen.
Eine Mehrphotonenabsorption ist bei Laserpulsdauern von unter 1
Picosekunde (ps) in hohem Maße
effizient. Die kurzen Pulse ermöglichen
ein Abtragen von Material mit minimalem Schmelzen, was eine präzise Bearbeitung
zur Folge hat. Diese nichtlineare Extinktion tritt jedoch nur in
einem kleinen Volumen um den Brennpunkt des Lasers herum auf, wo
die Intensität
sehr hoch ist. Dies steht im Gegensatz zu der Extinktion entlang
des gesamten Laserweges, welche bei Eigenextinktion auftritt. Daher
ermöglicht
ein Femtosekundenlaser eine sehr genaue Steuerung des Materialvolumens,
das während
des Prozesses der Laserbearbeitung abgetragen wird. Schließlich ist
die Pulsdauer von 100 fs ausreichend kurz, so dass eventuelle Wärme, die während des
Pulses erzeugt wird, nicht ausreichend Zeit hat, um aus dem Absorptionsvolumen
des Lasers heraus zu diffundieren. Dementsprechend werden thermische
Begleitschäden
ebenfalls auf ein Minimum begrenzt, was die Genauigkeit des Bearbeitungsprozesses
mit einem Femtosekundenlaser im Vergleich zur Bearbeitung mit anderen
Lasern zusätzlich
verbessert. Normalerweise arbeitet der Laser mit einer Wellenlänge von
ungefähr
900 nm oder weniger. Die Faser oder der Wellenleiter kann dem Laser
in einem Durchgang oder mehr als einem Durchgang ausgesetzt werden.
Oft erfordert der erste Schnitt, dass mehrere Durchgänge ausgeführt werden,
und der zweite und die nachfolgenden Schnitte erfolgen in einem
Durchgang.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Form des Querschnitts
des Laserstrahls von kreisförmig
bis linear reichen. Vorzugsweise ist der Querschnitt kreisförmig, noch
besser elliptisch. Ein elliptischer Querschnitt kann erreicht werden,
indem ein Lasersystem wie das in 1 dargestellte
verwendet wird. Die Form des Laserstrahlquerschnittes kann verändert werden,
indem der Abstand zwischen Linsen verändert wird, wenn zwei oder
mehr Linsen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein elliptisch geformter
Laserquerschnitt erreicht werden, wenn die Brennpunkte von mindestens
zwei gekreuzten zylindrischen Linsen nicht zusammenfallen, sondern
durch einen geeigneten Abstand getrennt sind. Speziell entsteht
der Brennpunkt der ersten Linse vor dem Brennpunkt der zweiten Linse.
Als weiteres Beispiel kann eine einzelne asphärische Linse verwendet werden,
um einen kreisförmigen
Laserstrahlquerschnitt zu bewirken. Als noch ein weiteres Beispiel
kann ein reflektierendes Objektiv als das Fokussierelement verwendet
werden, um einen kreisförmigen
Laserstrahlquerschnitt zu erzeugen. Wie einem Fachmann bekannt ist,
könnten
die optischen Elemente brechend, reflektierend oder beugend sein.
Ein Fachmann könnte
auch die geeignete Anzahl von zu verwendenden optischen Elementen
und die geeigneten Abstände
der optischen Elemente bestimmen, um den Laserstrahl so zu fokussieren,
dass die gewünschte
Leistungsdichte und das gewünschte
Intensitätsprofil
erhalten werden.
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Eine
optische Faser ist normalerweise eine zylindrische Struktur, die
einen Kern aus Glas mit einem relativ hohen Brechungsindex aufweist,
der mindestens teilweise von einem Mantel aus einem Material mit
einem relativ niedrigen Brechungsindex umgeben ist, und die eine
einzige oder mehrere Moden von optischen Wellenlängen überträgt.
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Ein
optischer Wellenleiter ist normalerweise eine lang gestreckte Struktur,
welche einen Kern aus Glas mit einem relativ hohen Brechungsindex
aufweist, der mindestens teilweise von einem Mantel aus einem Material
mit einem relativ niedrigen Brechungsindex umgeben ist, und welche
so beschaffen ist, dass durch sie hindurch (normalerweise in der Längsrichtung)
elektromagnetische Strahlung mit optischen Wellenlängen, zum
Beispiel im Bereich von 0,4 bis 1,7 μm, übertragen werden kann. Zu Wellenleiterstrukturen
gehören
unter anderem Mehrmodenfasern, planare optische Schaltungen, Holey-Fasern (löchrige Fasern)
und photonische Bandlückenfasern Bandgap-Fasern).
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Faser-
oder Wellenleiterlinsen können
so geformt sein, dass sie einfache oder komplexe Konfigurationen
aufweisen. Zu den geeigneten Formen gehören einfache Keilform (2), abgeschnittene Keilform (3), symmetrische Doppelkeilform (4) und asymmetrische Doppelkeilform (5). Im Allgemeinen besteht der Zweck einer
Linse darin, die optischen Moden von zwei benachbarten Komponenten
in einem optischen System aneinander anzupassen. Zum Beispiel kann
eine Linse eine divergierende optische Quelle (z.B. eine Laserlichtquelle)
an die Mode einer Faser anpassen, durch welche sich das Laserlicht
ausbreitet.
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Unterschiedliche
Linsenformen können
erreicht werden, indem der Winkel eingestellt wird, unter welchem
der Laserstrahl die Faser oder den Wellenleiter schneidet. Wie 6 zeigt,
kann der Keilwinkel steil sein, wie bei der Schnittlinie A, oder
er kann flach sein, wie bei der Schnittlinie D. Die vorgenommenen
Schnitte können
sich an der Spitze der Linse in einem Punkt schneiden, wie bei den
Schnittlinien A und D, oder sie können bezüglich des Mittelpunktes versetzt
sein, so dass die Spitze eine bestimmte Länge hat, wie bei den Schnittlinien
B und C. Ein weites Spektrum von Vollkeil-Winkeln kann hergestellt
werden, indem der Schnittwinkel geändert wird, darunter zum Beispiel
Winkel von 40 bis 120°.
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Ein
Vorteil einer mit einer Linse versehenen optischen Faser ist, dass
die Fähigkeit,
Licht auf effiziente Weise in eine Faser einzukoppeln oder aus ihr auszukoppeln,
im Vergleich zu einem Faserende, welches nicht mit einer Linse versehen
worden ist, verbessert wird.
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Derselbe
Vorteil trifft auf einen Wellenleiter zu, der ein mit einer Linse
versehenes Ende aufweist.
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Die
Effizienz der Kopplung einer mit einer Linse versehenen Faser oder
eines mit einer Linse versehenen Wellenleiters ist von der Geometrie
des Endes der Faser oder des Wellenleiters abhängig. Die Geometrie des Faser-
oder Wellenleiterendes kann unter Verwendung von Zentrierung, Keilwinkel und
Radien der abgerundeten Spitze des Faser- oder Wellenleiterendes
beschrieben werden. Die Zentrierung ist ein Maß dafür, wie gut die Spitze der mit
einer Linse versehenen Faser oder des mit einer Linse versehenen
Wellenleiters bezüglich
des optischen Kerns der Faser oder des Wellenleiters zentriert ist. Der
Keilwinkel ist der Winkel zwischen einer Seitenfläche des
Keils und der gegenüberliegenden
Seitenfläche.
Das Faser- oder Wellenleiterende kann mehr als einen Radius aufweisen;
das heißt,
es kann zwei zueinander senkrechte Radien auf der Oberfläche des
mit einer Linse versehenen Endes aufweisen.
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Nachdem
die Faser- oder Wellenleiterlinse mit einem Femtosekundenlaser geschnitten
worden ist, wird sie einer Wärmequelle
ausgesetzt, um ein Glätten
zu erzielen. Die Wärmequelle
kann zum Beispiel ein elektrischer Lichtbogen, ein CO2-Laser
oder eine Flamme sein. Indem die Linse Wärme ausgesetzt wird, wird der
Linse eine glattere Oberflächenbeschaffenheit
verliehen. Vorzugsweise weist die Linse oder der Wellenleiter eine
im Wesentlichen gleichförmige
Schmelztemperatur vom Mantel zum Kern auf. Die glattere Oberflächenbeschaffenheit
ermöglicht
eine geringere Streuung und höhere
Transmission von Licht durch das Ende der Faser oder des Wellenleiters
hindurch. Der Unterschied wird durch einen Vergleich von 7 und 8 veranschaulicht, welche
eine Faserlinse zeigen, vor bzw. nachdem sie einer Wärmequelle
einer Wärmequelle
ausgesetzt wurde. Insbesondere zeigen 7(c) und 8(c) die Verbesserung bei der Intensitätsverteilung,
welche durch ein Glätten
der Linse durch Wärme
erzielt werden kann. Die Linsenform kann in einem gewissen Maße gesteuert
werden, indem die Intensität
und die Dauer der Wärmeeinwirkung
eingestellt werden. Natürlich
hat eine Erhöhung
der Intensität
und/oder eine Verlängerung
der Dauer eine größere Auswirkung auf
die Form der Linse.
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BEISPIELE
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Diese
Erfindung kann anhand der nachfolgenden Beispiele veranschaulicht
werden.
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Prüfverfahren
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Faserlinsen
wurden im Hinblick auf Keilwinkel, Zentrierung und Radien gemessen.
Die Keilwinkel und die Zentrierung der geglätteten Faserenden wurden unter
Verwendung eines Lichtmikroskops bei Vergrößerungen zwischen 40 und 100
gemessen. Die Radien wurden unter Anwendung der folgenden Technik
der Fernfeld-Laserstrahlprofilierung (Far-Field Laser Beam Profiling)
bestimmt. Eine Laserlichtquelle (obwohl es eine beliebige geeignete Lichtquelle
sein könnte)
wurde in das nicht mit einer Linse versehene Faserende eingekoppelt,
durch das mit einer Linse versehene Ende hindurch emittiert und
danach auf eine Kamera mit ladungsgekoppelten Halbleiterelementen
(CCD-Kamera) abgebildet. Das emittierte Licht wurde in 2 verschiedenen
Abständen/Positionen
bezüglich
der Linse gesammelt. Die Form des Intensitätsprofils des Strahls wurde verwendet,
um die Radien der Faserspitze zu berechnen, wobei die folgende Gleichung
verwendet wurde.
wobei R der Radius der Spitze
ist, ω
1 und ω
2 die Radien der Taille des Strahlprofils
sind, gemessen an Position 1 bzw. Position 2, n
1 der
Brechungsindex für das
Licht in der Faser ist, n
2 der Brechungsindex
von Luft ist, wo der Modenfeldradius der Faser ist, λ die Wellenlänge des
Lichts in der Luft ist und δ der
Abstand zwischen Position 1 und 2 der zwei Strahltaillen-Messungen
entlang der z-Achse ist. Die Radien der Spitzen für die mit
Linsen versehenen Faserenden der Erfindung sind weiter unten in
Tabelle 1 angegeben.
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Beispiele
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Es
wurden unterschiedlich geformte Linsen an den Enden von optischen
Fasern unter Anwendung der folgenden Technik hergestellt, welche
allgemein durch 1 veranschaulicht wird. Eine
einmodige optische 980-Nanometer-Faser 1 (1060
Purmode, Corning, Inc., Corning, NY) wurde in einem genuteten Halter
angebracht, welcher auf einem servomotorgesteuerten beweglichen
Objekttisch (nicht dargestellt) montiert wurde. Die Faser wurde
so positioniert, dass 5 mm der Faser über den Rand des Halters hinausragten.
Die Faser wurde mit einer Geschwindigkeit von 250 Mikrometern/Sekunde
durch den Weg eines Laserstrahls 2 hindurchbewegt, um das
Ende der Faser abzuschneiden. Die optischen Komponenten für den Laserprozess
bestanden aus einem Laser, einem Blendenverschluss, einem Filterrad
neutraler Dichte und einem Paar gekreuzter, zylindrischer Linsen.
Der Laser (nicht dargestellt) war ein Hurricane 800 Nanometer Ti:Saphir-Infrarotlaser (Spectra-Physics,
Mountain View, CA) mit einer Pulsbreite von 100 Femtosekunden, der
mit 1 kHz arbeitete und eine mittlere Leistung von 1,0 Watt aufwies. Der
Blendenverschluss 3 war eine einfache mechanische Sperre
für den
Laserstrahl. Die mittlere Leistung des Lasers an der Faser wurde
gesteuert, indem ein geeignetes Filter neutraler Dichte 4 im
Weg des Laserstrahls angebracht wurde. Die Linsen waren einfache
zylindrische Linsen 5, 6, die für einen
800 nm Ausgang des Lasers geeignet waren, mit Brennweiten von 220
mm bzw. 170 mm. Die Linsen waren orthogonal zueinander ausgerichtet
und in einem Abstand von 240 mm bzw. 170 mm von der Stelle entfernt
angeordnet, wo die Faser hindurchbewegt werden sollte. Mit dieser
Anordnung der Linsen wurde eine elliptische Fleckform an der Stelle
erzeugt, wo die Faser hindurchbewegt werden sollte. Diese elliptische
Fleckform hatte normalerweise Abmessungen von 300 Mikrometern mal
40 Mikrometer für
die Hauptachse bzw. Nebenachse, wenn sie bei voller Laserleistung
in einem Glasobjektträger-Glasplättchen abgebildet
wurde. Die Faser würde
sich beim Durchqueren des Laserflecks entlang der Richtung der Hauptachsen
bewegen.
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Die
Faser wurde unter dem gewünschten Schnittwinkel
positioniert und wurde mit mehr als einem Durchgang entlang der
Hauptachse des elliptischen Fleckes durch den Laserstrahl hindurch
bewegt, um den ersten Schnitt entlang der Schnittlinie 7 auszuführen. Normalerweise
wurde die Faser bei mittleren Leistungen von 400, 525 und 700 mW
durch den Laserstrahl bewegt, um den ersten Schnitt zu vollenden,
wobei der abgeschnittene Faserabschnitt 8 entfernt wurde.
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Die
Faser wurde anschließend
um ihre Spitze zu einem anderen Schnittwinkel gedreht, in einer Ebene,
welche die Faserachse und die Richtung des Laserstrahls enthielt.
In dieser Ausrichtung wurde die Faser bei einer mittleren Leistung
von 700 mW durch den Laserstrahl hindurchbewegt, um den zweiten Schnitt
auszuführen.
Für einen
einzigen Keil wären die
Schritte der Laserbearbeitung damit abgeschlossen. Für die abgeschnittenen
Keile und Doppelkeile setzte sich die Laserbearbeitung mit zwei
weiteren Schnitten fort. Die Faser wurde um 90 Grad um ihre Achse
gedreht, wurde zu dem geeigneten Schnittwinkel gedreht und so ausgerichtet,
dass der dritte Schnitt entweder am Mittelpunkt der Faser oder um den
gewünschten
Betrag bezüglich
des Mittelpunkts versetzt ausgeführt
werden konnte. Die Faser wurde anschließend mit einer mittleren Leistung
von 700 mW durch den Laserstrahl hindurchbewegt. Die Faser wurde
um 180 Grad um ihre Achse gedreht und so ausgerichtet, dass der
vierte Schnitt entweder am Mittelpunkt der Faser oder um den gewünschten
Betrag bezüglich
des Mittelpunkts versetzt ausgeführt werden
konnte. Nach diesen Schritten war die Laserbearbeitung der abgeschnittenen
Keile und Doppelkeile beendet.
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Dieser
Prozess ist für
die unten beschriebenen Beispiele typisch. Mit dieser Beschreibung
ist nicht beabsichtigt, die Anzahl oder die Typen der zum Fokussieren
des Laserstrahls zu verwendenden Linsen, die Form des Laserstrahls,
die Anzahl der Durchgänge
oder die mögliche
Ausrichtung der Faser, welche verwendet werden kann, um diese Formen
herzustellen, zu beschränken.
Tatsächlich
sind die mittlere Leistung und die Fleckgröße so beschaffen, dass, wenn
die Faser diesem Laserstrahl ausgesetzt wird, ein Abtragen von Material
resultiert. Die Ausführung
von Durchgängen
für die
einzelnen Schnittwinkel kann auch hinsichtlich der Reihenfolge geändert werden.
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Beispiel 1 (Einfacher Keil)
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Um
eine keilförmige
Linse am Ende einer optischen Faser, wie in 2 dargestellt,
herzustellen, wurde die Faser zuerst unter einem Schnittwinkel von 18
Grad durch den elliptischen Laserfleck bewegt (gemessen zwischen
der Ausbreitungsrichtung des Lasers und der optischen Achse der
Faser), um die Faser zu schneiden. Die Faser wurde dann um 180 Grad
gedreht und danach ein zweites Mal durch den Fleck bewegt, wodurch
ein keilförmiges
Ende hergestellt wurde. Das geformte faseroptische Ende wurde dann
durch Schmelzen geglättet,
indem das Ende zwischen zwei Elektroden angebracht wurde. Zwischen
den zwei Elektroden wurde ein Lichtbogen mit einer Stromstärke von
10–13
Milliampere und einer Dauer von 1–3 Sekunden erzeugt. Für den Schritt des
Glättens
wurde ein Ericsson FSU 995 Fusionsspleißgerät (Ericsson Cables AB, Stockholm,
Schweden) verwendet. Die geglättete
Faser wies einen Keilwinkel von 62 Grad (gemessen zwischen einer
Seitenfläche
des Keils und der gegenüberliegenden
Seitenfläche),
eine Spitzenlänge
von 125 Mikrometern, einen Spitzenradius von 10,6 Mikrometern und
eine Spitzenzentrierung bezüglich
des Faserkerns von 0,1 Mikrometern auf.
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Beispiel 2 (Einfacher Keil)
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Eine
keilförmige
Linse wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass
die Faser mit einem Schnittwinkel von 25 Grad abgeschnitten wurde.
Die geglättete
Faser wies einen Keilwinkel von 72 Grad (gemessen zwischen einer
Seitenfläche
des Keils und der gegenüberliegenden
Seitenfläche), eine
Spitzenlänge
von 125 Mikrometern, einen Spitzenradius von 11,4 Mikrometern und
eine Spitzenzentrierung bezüglich
des Faserkerns von 0,1 Mikrometern auf.
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Beispiel 3 (Abgeschnittener Keil)
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Um
eine Linse von der Form eines abgeschnittenen Keils am Ende einer
optischen Faser herzustellen, wie in 3 dargestellt,
wurde die Vorgehensweise von Beispiel 1 angewendet, mit der Ausnahme,
dass für
die ersten zwei Schnitte ein Schnittwinkel von 22 Grad verwendet
wurde. Zwei weitere Schnitte mit einem Ab stand von 180 Grad voneinander
und von 90 Grad von den ersten zwei Schnitten wurden an dem Faserende
mit einem Schnittwinkel von 22 Grad ausgeführt. Die geglättete Faser
wies einen Keilwinkel von 63 Grad (gemessen zwischen einer Seitenfläche des
Keils und der gegenüberliegenden
Seitenfläche),
eine Spitzenlänge von
30 Mikrometern, einen Spitzenradius von 12,8 Mikrometern und eine
Spitzenzentrierung bezüglich des
Faserkerns von 0,1 Mikrometern auf.
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Beispiel 4 (Symmetrischer Doppelkeil)
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Um
eine doppelkeilförmige
(pyramidenförmige)
Linse am Ende einer optischen Faser herzustellen, wie in 4 dargestellt, wurde die Vorgehensweise
von Beispiel 1 angewendet, mit der Ausnahme, dass für die ersten
zwei Schnitte ein Schnittwinkel von 22 Grad verwendet wurde. Zwei
weitere Schnitte mit einem Abstand von 180 Grad voneinander und von
90 Grad von den ersten zwei Schnitten wurden an dem Faserende mit
einem Schnittwinkel von 22 Grad ausgeführt. Die Schnitte waren so
positioniert, dass die zwei Paare von Seitenflächen symmetrisch zueinander
waren und die Spitze der Faser in einem Punkt endete. Die geglättete Faser
wies eine doppelt konvex geformte Spitze mit einem ersten Radius
von 14,3 Mikrometern und einen zweiten Radius, orthogonal zum ersten
gemessen, von 13,9 Mikrometern, einen Keilwinkel von 63 Grad (gemessen
zwischen einer Seitenfläche
des Keils und der gegenüberliegenden
Seitenfläche)
und eine Spitzenzentrierung bezüglich
des Faserkerns von 1,4 Mikrometern auf.
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Beispiel 5 (Asymmetrischer Doppelkeil)
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Um
eine doppelkeilförmige
(pyramidenförmige)
Linse am Ende einer optischen Faser herzustellen, wie in 5 dargestellt, wurde die Vorgehensweise
von Beispiel 4 angewendet, mit der Ausnahme, dass für die zweiten
zwei Schnitte ein Schnittwinkel von 52 Grad verwendet wurde, was
ein asymmetrisches Faserende zur Folge hatte. Die Schnitte waren so
positioniert, dass die Spitze der Faser in einem Punkt endete. Die
geglättete
Faser wies eine doppelt konvex geformte Spitze mit einem ersten
Radius von 13 Mikrometern und einen zweiten Radius, orthogonal zum
ersten gemessen, von 16,1 Mikrometern, einen Keilwinkel von 63 Grad
für das
erste Paar von Keilseitenflächen,
einen Keilwinkel von 138 Grad für das
zweite Paar von Keilseitenflächen
und eine Spitzenzentrierung bezüglich
des Faserkerns von 0,4 Mikrometern auf.
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Verschiedene
Modifikationen und Änderungen
dieser Erfindung sind für
Fachleute offensichtlich, ohne dass dabei Rahmen und Schutzbereich dieser
Erfindung, wie in den beigefügten
Ansprüchen definiert,
verlassen werden, und es versteht sich, dass diese Erfindung, so
wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, nicht in unzulässiger
Weise auf die der Veranschaulichung dienenden Ausführungsformen,
die hier dargelegt wurden, beschränkt werden darf.