NL8201941A - Werkwijze en inrichting voor het positioneren van lichtgeleidende vezels. - Google Patents

Description

. ' * ï <* EHN 10.345 ! N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

......Werkwijze en inrichting voor het positioneren van lichtgeleidende vezels.

De uitvinding heeft betrekking pp een werkwijze voor het positioneren van lichtgeleidende vezels onder visuele controle. De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting bevattende een positioneer inrichting voor het onder visuele controle positioneren van licht-5 geleidende vezels.

Een voorbeeld van de toepassing van een werkwijze en een inrichting van de in de aanhef genoemde soort is het positioneren van de uiteinden van twee lichtgeleidende vezels ten opzichte van elkaar en ten opzichte van een warmtebron teneinde deze vezels aan elkaar te kunnen 10 lassen. Een voorbeeld hiervan is beschreven in TEEF! Journal of Quantum Electronics, vol. QE-14, No. 8, (augustus 1978) pp 614-61^. Aangezien de lichtgeleiding in lichtgeleidende vezels via de kern plaatsvindt, is bij het positioneren de plaats van de kern van belang. In bekende lasapparaten is het echter gebruikelijk, de mantel van de vezels te be-15 lichten en met behulp van bijvoorbeeld een microscoop of een projectie-systeem waar te nemen. Wanneer de kern excentrisch ligt ten opzichte van de buitenomtrek van de mantel, ontstaan hierbij positioneringsfouten die vooral bij monomode lichtgeleidende vezels tot onaanvaardbare grote lichtverliezen in de las kunnen leiden.

20 Dit bezwaar kan vermeden worden door bet van de las afgekeerde uiteinde van de eerste vezel te belichten en de aan het van de las af gekeerde uiteinde van.de tweede vezel uittredende hoeveelheid licht te meten. Wanneer deze hoeveelheid licht maximaal is, zijn de kernen van de vezels ter plaatse van de las goed gepositioneerd.

25 Een verdere methode waarbij het door de kern geleide licht dat aan een uiteinde van de vezel uittreedt, wordt waargenomen kan worden toegepast, wanneer een uiteinde van een lichtgeleidende vezel gemonteerd moet worden .in een omhulling waarvan het oppervlak later als referentie zal dienen voor het automatisch op de gewenste plaats brengen 30 van de kern van de vezel in bijvoorbeeld een optische connector. Een voorbeeld hiervan is beschreven in het US octrooischrift nr. 4.289.374.

Een soortgelijke methode kan eveneens worden toegepast, wanneer een vezel-uiteinde in een stekendeel van een koppeling in de juiste stand ten op- 8201941 H3N 10.345 2 ------zichte van een lens moet worden gepositioneerd zoals beschreven is in deter inzage gelegde NL octrooiaanvrage nr. 79 05 610 (PHN9537). Al deze methoden hebben echter het praktische bezwaar, dat cm het licht in de kern te brengen het andere uiteinde van de vaak kilometers lange glas-5 vezel belicht moet worden·.

De uitvinding heeft tot doel, een werkwijze voor het positioneren van lichtgeleidende vezels aan te geven, waarbij op eenvoudige en gemakkelijke wijze de kern van de vezel waargenomen kan warden ten behoeve van de visuele controle. De werkwijze volgens de uitvinding 10 heeft daartoe het kenmerk, dat de te positioneren vezel plaatselijk . zijdelings belicht wordt met ultraviolet licht van een zodanige golflengte, dat fluorescentie in de kern van de vezel veroorzaakt wordt, en dat het door de fluorescentie in de kern ontstane zichtbare licht wordt gebruikt voor het doen van waarnemingen ten behoeve van de visuele 15 controle.

Opgemerkt vnrdt, dat het door bestraling met ultraviolet licht zichtbaar maken van de kern van een lichtgeleidende vezel ten behoeve van het meten van de diameter daarvan op zichzelf bekend is uit het US octrooiscbrift nr. 4.307.296.

20 Een variant van de werkwijze volgens de uitvinding, die in het bijzonder geschikt is voor het waarnemen van het aan een uiteinde van de vezel uit de kern tredende licht zonder dat het andere uiteinde belicht behoeft te warden, heeft het kenmerk, dat de belichting van de lichtgeleidende vezel op enige afstand van een eerste uiteinde van de 25 vezel plaatsvindt, waartoe vóór het belichten de vezel ter plaatse van de belichting van een ondoorzichtige bedekking wordt ontdaan, en dat het aan het eerste uiteinde van de vezel uittredende zichtbare licht rechtstreeks of via een verdere lichtgeleidende vezel wordt waargenomen voor de visuele controle.

30 De inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de inrichting een ultraviolette lichttron bevat voor het plaatselijk zijdelings belichten van een te positioneren vezel welke lichtbron is ingericht voor het uitzenden van ultraviolet licht van een golflengte die fluorescentie in de kern van de vezel veroorzaakt.

35 De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Herin is : f iguur 1 een schematische weergave van een deel van een lasapparaat dat is ingericht voor het toepassen van een 8201941 * PHN 10.345 3 ι t _________ eerste variant van de werkwijze volgens de uitvinding^ figuur 2 een weergave van een beeld van twee ten opzichte van elkaar gepositioneerde lichtgeleidende vezels, en figuur 3 een schematische weergave van een deel van een inrichting 5 voor het bewerken van een cmhulling op een uiteinde van een lichtgeleidende vezel, die is ingericht voor het toepassen van een tweede variant van de werkwijze volgens de uitvinding.

Het in figuur 1 schematische weergegeven lasapparaat bevat een 10 aantal op zichzelf bekende onderdelen, vergelijk bijvoorbeeld de reeds genoemde publicatie IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE, nr. 8 (augustus 1978) pp 614-619 of het DE Auslegeschrift nr. 2.633.572.

Tot deze onderdelen behoren twee blokken 1, 3 met V-groeven, in elk waarvan een lichtgeleidende vezel 5, respectievelijk 7, geplaatst, kan worden.

15 Het ene blok 1 is verbonden met een micrcmanipulator 9 die een verplaatsing van het blok in een richting naar het andere blok 3 toe of er vanaf (de z-richting) nogelijk maakt. Het andere blok 3 is verbonden met een micrcmanipulator 11 die een verplaatsing van dit blok in drie onderling loodrechte, met x, y en z aangeduide richtingen mogelijk maakt. De qp zich-20 zelf bekende micramanipulatoren zijn in de figuren eenvoudigheidshalve slechts schematisch aangegeven..

Nabij de plaats, waar de uiteinden van de in de blokken 1, 3 geplaatste lichtgeleidende vezels 5, 7 zich bevinden is een warmtebron geplaatst, die in het'.getekende voorbeeld twee elektroden 13, 15 bevat, 25 die verbonden zijn met een regelbare hoogspanningsgenerator 17. Tussen deze elektroden kan een boogontlading ontstoken worden, die de warmte levert voor het aan elkaar smelten van de uiteinden van de beide: lichtgeleidende glasvezels 5, 7. Uiteraard kunnen ook andere warmtebronnen worden toegepast, bijvoorbeeld een laser, zoals beschreven in 30 Applied Opties, vol. 18, nr. 19 (1979-10-01) pp 3256-3259.

Het ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de warmtebron positioneren van de lichtgeleidende vezels 5, 7_door middel van de micrananipulatoren 9, 11 gebeurt onder visuele, controle. Daartoe is het lasapparaat voorzien van een optisch systeem bevattende een lichtbron 35 19 met een condensorlens 20 en een afbeeldingssysteem dat in dit voorbeeld wordt gevormd door een binoculair microscoop met twee objectieven 21, twee spiegels 23 en twee oculairs 25. Andere afbeeldingssystemen kunnen eveneens toegepast warden, bijvoorbeeld een projectiesysteem 8201941 " EHN 10.345 4 I * v t _____zoals beschreven is in Philips Technisch Tijdschrift 38,. nr. 6, (1978/ ......

1979) pp 170-171.

In de tot nu toe gebruikelijke lasapparaten straalt de lichtbron 19 zichtbaar licht uit en worden met behulp van het afbeeldingssysteem 5 de mantels van de lichtgeleidende vezels 5, 7 waargenomen. Wanneer het van belang is, de kernen van de vezels 5, 7 zeer nauwkeurig in eikaars verlengde te positioneren, hetgeen bijvoorbeeld het geval is, wanneer de vezels zogenaamde monanode vezels zijn, voldoet deze methode minder goed. Monanode vezels hebben een kern met een zeer kleine diameter (bij-10 voorbeeld kleiner dan 10 ^um), zodat de kernen over een in verhouding grote afstand ten opzichte van elkaar verschoven kunnen liggen, wanneer de kernen enkele ^um excentrisch ten opzichte van de buitenomtrek van de mantels liggen. Het is dus van belang, tijdens het positioneren niet de mantel maar de kern waar te nemen. Daartoe is volgens de uitvinding 15 de lichtbron 19 ingericht voor het uitzenden van ultraviolet licht. Zoals bijvoorbeeld in het reeds genoemde US octrooischrift nr. 4.307.296 beschreven is, bevat de kern van een lichtgeleidende vezel stoffen, bijvoorbeeld germaniumrverbindingen, die fluoresceren, wanneer zij met ultraviolet licht bestraald worden, welke eigenschap gebruikt kan worden voor 2o het zichtbaar maken van de kern.

De lichtbron 19 produceert in het algemeen behalve ultraviolet licht ook zichtbaar licht dat in dit geval hinderlijk, is cmdat het de mantel van de vezels 5, 7 zou belichten, waardoor de zichtbaarheid van de fluorescerende kern minder zou. worden. Om dit te verhinderen is de licht-25 bron 19 voorzien van een laagdoorlaatfilter 27 dat bijvoorbeeld slechts licht doorlaat waarvan de golflengte kleiner dan 400 nm is. De vezels 5, 7 warden dan niet door zichtbaar licht getroffen en hun niet fluorescerende mantels blijven nagenoeg onzichtbaar. De van de lichtbron 19 afkomstige bundel ultraviolet licht is in figuur 1 met het verwijzings-30 cijfer 29 aangegeven.

De temen van de vezels 5, 7 stralen als gevolg van de fluorescentie zichtbaar licht uit, waarvan twee bundels 31 via de objectieven t 21 en de spiegels 23 naar de oculairs 25 geleid worden. Ter bescterming van de waarnemer tegen ultraviolet licht zijn in de wegen van de hnrrtels 35 31 hoogdoorlaatfilters 33 geplaatst die bijvoorbeeld slechts licht net een golflengte groter dan 400 nm doorlaten.

Met de beschreven inrichting is het mogelijk, de kernen van de lichtgeleidende vezels 5, 7 nauwkeurig in eikaars verlengde te positio- 8201941 ' EHN 10.345 5 ________neren, waarna de beide vezels aan elkaar gesmolten worden. Figuur 2 geeft een indruk van het beeld dat te zien is na het positioneren en juist voor het maken van de verbinding. De mantels 6 en 8 van de vezels 5 en 7 zijn niet of nauwelijks te zien en zijn in de figuur gestippeld aange-5 geven. De in getrokken lijnen aangegeven kernen 10 en 12 zijn goed te zien. Uit de figuur blijkt tevens, dat de kernen 10, 12 excentrisch (kunnen) liggen ten opzichte van de mantels 6, 8, zodat het nauwkeurig positioneren van de kernen zelf zeer gewenst is. De vervolgens gevormde las geeft dan slechts een zeer gering lichtverlies.

10 De in figuur 3 schematisch weergegeven inrichting voor het bewerken van een omhulling op een uiteinde van een lichfcgeleideide vezel bevat een draaggestel 35 met een micrcmanipulator 37 waarop een drager 39 voor het bevestigen van een van een omhulling 4.1 voorzien uiteinde van een monanode lichtgeleidende vezel 43 is bevestigd, en met 15 steunen 45, waarin een buisvormig huis 47 roteerbaar cm een rotatie-as 48 is opgesteld, zoals met een pijl 49 is aangegeven. In. het huis 47 zijn een objectief 51 en een cmkeerprisma 53 excentrisch ten opzichte van de rotatie-as 48 opgesteld, waarbij de optische as van het objectief nagenoeg samenvalt met het lange -zijvlak, van het prisma.. De rechthoekige zij-20 vlakken aan de korte zijden van het prisma 53 zijn loodrecht op het vlak. door de rotatie-as 48 en de optische as van het objectief 51 gericht.

Van het uit het rechter uiteinde van de vezel 43 uittrederde licht gaat een gedeelte alleen door het objectief 51 en het overige gedeelte zowel door het objectief 51 als door het cmkeerprisma 53. De 25 heide gedeelten, (van het licht) zullen elk een lichtvlek 55 respectievelijk 57 veroorzaken, die aan het rechter uiteirde 59 van het huis 47 zijn waar te nemen. Ten gevolge van het omkeerprisma 53 zullen bij een. verplaatsing van het vezeluiteinde in x- of. y-richting de lichtvlekken 55 en 57 zich ook in x- of y-richting verplaatsen echter in tegenge-30 stelde richting ten opzichte van elkaar. Doordat het huis 47 met het objectief 51 en het cmkeerprisma 53 roteert, zullen beide lichtvlekken een cirkelvcrraiga afbeelding veroorzaken, daar het objectief en het cmkeerprisma excentrisch ten opzichte van de waamemings- en rotatie-as 48 zijn aangebracht. De cirkelvormige afbeeldingen zullen slechts dan 35 concentrisch zijn, indien bet uiteirde van de vezel 43 zich op de waar-nemings- en rotatie-as 48 bevindt.

Bevindt het uiteirde van de kern van de vezel 43 zich niet op de waamemings- en rotatie-as 48 dan zijn de afbeeldingen excentrisch.

8201941 t.

EHN 10.345 6 — Wordt het vezeluiteinde verplaatst dan zullen de afbeeldingen zich in-tegengestelde richtingen ten opzichte van elkaar bewegen. Hierdoor is het mogelijk met de micrananipulator 37 de lichtgeleldende kern van het vezeluiteinde snel en nauwkeurig op de as 48 te brengen. Is de kern 5 van het vezeluiteinde pp de as 48 gebracht, dan worden door een translatie van de micrcmanipulatar 37 met de drager 39 langs de as 48 met een draaibeitel 61 qplegranden 63 van de omhulling 41 bewerkt, waardoor elke qplegrand van een met de lichtgeleidende kern van het vezeluiteinde concentrisch buitenoppervlak wordt voorzien. Het draaggestel 35 is voor 10 het bewegen van de micrcmanipulatar 37 van een sleuf 35 voorzien.

Tot zover is de inrichting geheel bekend uit het reeds genoemde ÜS octrooischrift nr. 4.289.374. Bij de bekende inrichting moest het licht vanaf het andere, in figuur 2 niet zichtbare, uiteinde van de vezel 43 in de kern gestraald worden. Dit is in vele gevallen minder praktisch.

15 Daarom is de bekende inrichting verbeterd door het toevoegen van een ultraviolette lichtbron 67 met een reflector 69. Deze lichtbron is zo opgesteld, dat hij de vezel 43 op enige afstand (bijvoorbeeld 5 cm) van het rechter uiteinde plaatselijk zijdelings kan belichten. Teneinde het mogelijk te maken, dat het ultraviolette licht de kern bereikt, dient 20 een op de vezel aanwezige ondoorzichtige bedekking ter plaatse van de belichting tevoren verwijderd te warden. Als gevolg van het ingestraalde ultraviolette licht gaat de kern fluoresceren en een belangrijk deel van het zo ontstane zichtbare licht wordt door de kern in beide richtingen verder geleid. Een deel van dit licht bereikt het rechter uiteinde van 25 de vezel 43 en vormt op de boven beschreven wijze de lichtvlekken 55 en 57.

In het voorgaande zijn twee voorbeelden beschreven van het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding. Het zal echter duidelijk zijn, dat de werkwijze overal toegepast kan warden, waar lichtgeleidende 30 vezels onder visuele controle gepositioneerd moeten warden, zoals bijvoorbeeld bij het in een stekerdeel monteren van een vezeluiteinde (vergelijk de NL octrooiaanvrage nr. 79 05 610) .Het door zijdelingse instraling van ultraviolet licht in de kern opwekken van zichtbaar licht zoals beschreven is aan de hand van figuur 3 kan voorts ook warden toegepast.in -35 een lasapparaat. In het lasapparaat volgens figuur 1 zou daartoe het optische systeem vervangen kunnen worden door een ultraviolette lichtbron op enige afstand van het uiteinde van de eerste vezel 5, overeenkomstig . de lichtbron 67 in figuur 3. Aan het van de lasplaats af gekeerde uiteinde 8201941 * -βΡ HJN 10.345 7 « — van de tsreede vezel 7 kan dan een lichtcfetectie”inrichting geplaatst warden. Wanneer de lichtdetectie-inrichting een maximaal lichtsignaal · ontvangt, zijn de uiteinden van de beide vezels 5, 7 ter plaatse van de las goed ten cpzichte van elkaar gepositioneerd.

5 10 15 20 25 30 820 1 94 1 35

Claims (3)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, roet het kenmerk, dat de belich ting van de lichtgeleidende vezel (43) op enige afstand van een eerste 10 uiteinde van de vezel plaatsvindt waartoe vóór het belichten de vezel ter plaatse van de belichting van een ondoorzichtige bedekking wordt ontdaan, en dat het aan het eerste uiteinde van de vezel uittrederrïe zichtbare licht rechtstreeks of via een verdere lichtgeleidende vezel wordt waargenomen voor de visuele controle.
2. 3. Inrichting bevattende een positioneer inrichting voor het ander visuele controle positioneren van lichtgeleiderüe vezels (5, 7, 43) net het kenmerk, dat .de inrichting een ultraviolette lichtbron (19, 67) bevat voor het plaatselijk zijdelings belichten van een te positioneren vezel (5, 7, 43), velke lichtbron is ingericht voor het uitzenden van 20 ultraviolet licht van een golflengte die fluorescentie in de kern (10, 12. van de vezel veroorzaakt.
3. 4. Inrichting volgens conclusie 3 bestaande uit een lasapparaat voor het met elkaar verbinden van. lichtgeleidende vezels (5, 7), bevattende een warmtebron (13, 15) en een positioneer inrichting roet een 25 manipulator (9, 11) voor het ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de warmtebron positioneren van uiteinden van ten minste twee lichtgeleidende vezels, alsmede een optisch systeem met een ultraviolette lichtbron (19) voor het uitvoeren van de visuele controle, met het kenmerk, dat de ultraviolette lichtbron (19) van een laagdoorlaatfilter (27) 30 is voorzien en dat het optische systeem verder een van een hoogdoorlaat-fitler (33) voorzien afbeeldingssysteem bevat. 35 8201941