WO2018234081A1 - Optical fiber unit having a fiber end cap and method for producing an optical fiber unit - Google Patents

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WO2018234081A1
WO2018234081A1 PCT/EP2018/065391 EP2018065391W WO2018234081A1 WO 2018234081 A1 WO2018234081 A1 WO 2018234081A1 EP 2018065391 W EP2018065391 W EP 2018065391W WO 2018234081 A1 WO2018234081 A1 WO 2018234081A1
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WO
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optical fiber
light
hole
opening
end cap
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PCT/EP2018/065391
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Stefan BAUMBACH
Johannes OVERBUSCHMANN
Sebastian PRICKING
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Trumpf Laser Gmbh
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    • G02B6/24Coupling light guides
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    • G02B6/262Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
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    • G02B6/032Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means

Definitions

  • the present invention relates generally to optical fibers, in particular optical fibers for transporting laser pulses with pulse durations in the nanosecond to
  • the present invention relates to the configuration of a fiber end of such optical fibers.
  • fibers with a hollow core for the transport of short pulses, fibers with a hollow core (hollow core fiber) or photonic crystal fibers (photonic crystal fiber) are suitable.
  • Such fibers have special light-conducting regions in which laser pulses with pulse durations in the nanosecond to femtosecond range can be transported. This is possible because the peak intensities are not present in the material of the fiber, but in substantially solid-free light-conducting regions, for example in a hollow core filled with air or generally with gas, and thus can not make any permanent material changes there.
  • WO 03/032039 A1 discloses a hermetically sealed optical fiber having voids or holes. To seal the same, a solid translucent window is provided directly at the fiber end.
  • a manufacturing method for producing a short wavelength transport fiber, in particular a "photonic band gap" fiber, is disclosed in US 2004/0258381 Al.
  • EP 1 772 758 A1 discloses a fiber end of an optical fiber which is surrounded by a dust-proof protective element.
  • the protective element is made of outgas-free material, e.g. Metal or glass formed to seal the fiber and has a window for beam exit.
  • the protective element surrounds the outer wall of the fiber cladding and is formed such that a gap between the fiber exit and the window is formed.
  • the protective element also has a gas inlet or gas outlet used
  • the coupling into fibers depends on the correct positioning of the coupling lens relative to the light-conducting region.
  • a misalignment between coupling-in lens and the light-conducting area worsen the coupling efficiency.
  • At least one of these objects is achieved by an optical fiber unit having a configured fiber end according to claim 1 and by a method of manufacturing such an optical fiber unit according to claim 16. Further developments are given in the subclaims.
  • an optical fiber unit comprises an optical fiber having a light-guiding region and at one end a fiber end for coupling light into the light-guiding region or for coupling light from the light-guiding region, the light through an inner region of the end surface in the Optical fiber enters or exits.
  • the optical fiber unit further includes a hollow end cap having a hole member having a stopper surface and an opening and an optical element, the hole member being fixed to the optical fiber such that the end surface of the optical fiber abuts against the stopper surface and the light from the hollow end cap can be coupled through the opening in the light-guiding area or out of the light-guiding area through the opening in the hollow end cap can be coupled out.
  • an optical fiber unit comprises an optical fiber having an end face for coupling or uncoupling light at a fiber end, the light entering or exiting the optical fiber through an inner, for example, centrally located, portion of the end face, and a hollow end cap on.
  • the end cap includes a hole member having an opening and an optical element.
  • the hole element is fastened to the end surface of the optical fiber in such a way that the inner (especially the through-hole) radiant) area of the end face with the opening overlapping, in particular completely overlapping, is arranged.
  • the use of the hole element affords the possibility of ensuring a fixation of the optical element of the end cap with respect to the fiber end surface, in particular the light-guiding region of the optical fiber, in the three spatial directions.
  • the relative position can be fixed by the (fixed) position of the hole element and in the propagation direction, the relative position can be fixed via the (fixed) geometry of the end cap, for example via the distance between the ends (side walls) of the end cap end cap.
  • the end cap optionally includes a hollow body.
  • the hole member e.g., a perforated plate
  • the optical element may be e.g. arranged at opposite ends of the hollow body and connected to the hollow body.
  • the hole element and / or the optical element may be formed such that the structural function of the hollow body is taken over by one or both of these elements.
  • the optical fiber may include a cavity structure including the light-guiding portion that terminates at the end surface in the inner region and a cladding structure associated with a cladding region surrounding the inner region of the end surface, and the hole member may be attached to the optical fiber such in that an interior of the hollow end cap is fluidly connected to the cavity structure in the optical fiber through the opening of the hole member.
  • the end surface of the optical fiber at the abutment surface of the hole member and / or the sheath structure, in particular the outer sheath side of the optical fiber, on an inner side of a Faserbefest modifies the opening and / or the sheath structure, in particular an outer sheath side of the optical fiber, at the hole member, in particular at one Rear side of the hole element via a fillet connection, be attached.
  • the connections can in particular be based on (glass) welding or gluing.
  • the end cap is gas tight except for the opening and optionally one or more gas control holes. This can prevent or at least be delayed that set parameters of the gas in the hollow core over several years undesirable and uncontrolled change.
  • the light-guiding portion of the optical fiber may be formed as a hollow core, the access of which is kept free from the opening.
  • the cavity structure may further include a hole cladding structure disposed between the light guiding portion of the optical fiber and the cladding structure and terminating at the end surface in the inner region.
  • the access to the perforated shell structure can be kept free from the opening.
  • the hole member is affixed to the end face of the optical fiber such that the opening of the hole member and the inner (irradiated) portion of the end face abut each other, that is, the inner portion is radially overlapping with the opening.
  • the radial direction is related to the plane of the end surface and the central axis of the inner region.
  • the inner region is additionally overlapping with the opening in the axial direction.
  • the axial direction is related to the extent of the opening in the hole element, which is usually given in the direction of the central axis of the inner region, substantially in accordance with the propagation direction of the light when entering or leaving the fiber.
  • a method of making an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber comprises the steps of mounting a hollow end cap having a hole member having a stopper surface and an opening, and, in particular, for leading from the optical fiber
  • Light transparent optical element comprises, on the optical fiber, wherein the optical fiber has a light-guiding portion and at the fiber end an end face for coupling light into the light-guiding area or outcoupling of light from the light-guiding area, and positioning the hole member so with respect to the optical fiber the end surface of the optical fiber abuts against the abutment surface, so that the light can be coupled into or out of the optical fiber, an interior of the end cap and the opening in the optical fiber.
  • a method of making an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber comprises the steps of mounting an end cap having a hole member with an opening and a light to be transported by the optical fiber transparent optical element comprises, on an end surface of the optical fiber having an inner portion which is irradiated by the light to be transported by the fiber, and positioning the hole member so with respect to the optical fiber, that the inner portion of the end surface overlapping with the opening, in particular is completely overlapping, is arranged so that light can be coupled through the optical element, an inner space of the end cap and the opening in the optical fiber or from this auskoppelbar.
  • the end cap may be attached to the end surface such that the interior of the end cap is in fluid communication with a cavity structure of the optical fiber. Furthermore, when attaching the hollow
  • the hollow end cap can be completed by attaching further components, which may include an optical element and optionally a hollow body, in particular to the standing in fluid communication with the cavity structure of the optical fiber interior of the Form end cap.
  • mounting the hollow end cap may further include aligning the optical element relative to the fiber end surface for an optical coupling and / or outcoupling configuration.
  • At least one gas control hole may be provided in the end cap that fluidly connects an external environment to the interior space.
  • the method of production may further comprise the following steps: Bringing the interior of the end cap and the associated cavity fluid structure in a defined gas and / or pressure state using the at least one gas control hole and closing the at least one gas control hole, in particular by means of laser-based Material processing such as laser melting.
  • the concepts disclosed herein are intended to provide improved fiber end configurations in which the construction of the end cap is accomplished, for example, solely by glass components and with gas tight connections between the glass components with each other and the optical fiber. This can be implemented, for example, with a gluten-free glass welding process.
  • the fixation of the position of the fiber end to the end cap can provide a mechanically strong bond between a coupling lens and the fiber end surface, and thus an entrance region of the light into the fiber, or correspondingly between the fiber end surface and a coupling lens.
  • This fixation with respect to the fiber end surface makes it possible to implement a permanently stable optical constellation in the coupling or decoupling.
  • a passage of the light beam (eg high-intensity laser pulses) by the optical element only in a region of the beam path, in which a hazard of Material due to laser-induced damage due to eg high laser pulse intensities is not present.
  • a perforated disk (as a hole member) may be attached to a fiber end so that, for example, a laser beam - generally light - can be coupled or extracted into the fiber only through the hole of the disk.
  • the hole of the disk generally the opening of the hole member, may e.g. drilled or generated by selective laseretching.
  • the aperture may be made linear along the direction of propagation in the fiber in the end portion of constant diameter (cylindrical) or stepped diameter (partially cylindrical) or conical or in a combination of such shapes.
  • a tube (eg cylindrical) is attached as a hollow body to the front side of the perforated disc, so that the disc terminates the interior of the tube at one end (eg gas-tight).
  • the tube can also be attached to the fiber cladding (cladding) via a rear wall and the hole element can optionally be additionally attached to the tube.
  • the hole element is configured such that the hole / opening is at least as large as the hollow core of a hollow core fiber, in the case of a photonic crystal fiber preferably at least as large as a hollow core and a hole shell structure surrounding the hollow core.
  • the hole is smaller than 1 mm in diameter, and is for example in the diameter range of 50 ⁇ to 500 ⁇ , for example in the range of 200 ⁇ to 400 ⁇ .
  • the other side of the tube (generally the hollow body) is terminated by an optical element.
  • the optical element may be a (e.g., planar or wedge-shaped) protective window, a lens, a diffractive optical element, a wave plate, or an axicon.
  • a lens e.g., planar or wedge-shaped
  • diffractive optical element e.g., a wave plate
  • axicon e.g. Lenses have convergence / divergence matching and diffractive optical elements generally digitized and e.g. pixel-based phase adaptation of the transmitted light through a specific (permanently set or adjustable) phase imprint.
  • the connections of the individual components are to be carried out by means of a laser welding process, the components mentioned are made e.g. made of glass (fused silica (quartz) or BK7) or sapphire.
  • the length of the tube (generally the end cap) can be adjusted so that the power density of the light beam on the terminating optical element does not cause damage.
  • the pinhole can be HR coated such that laser light reflected back into the end cap during, for example, material processing performed with the high intensity laser beam can not be coupled back into the cladding of the optical fiber. That is, generally, a (high) reflective coating on the inside of the hole member can serve as protection against damage to the optical fiber.
  • the distance between an optical element formed as a lens and the fiber end surface may be substantially the focal length of the lens for a collimated one
  • One or more of the said components of the end cap may additionally comprise one or more holes (referred to herein as gas pop holes) through which a gas orifice may pass.
  • This hole or holes can be sealed gas-tight, without affecting the parameters set in the fiber and in the interior.
  • the closing can be done, for example, by introducing a glass closure (for example by a laser melting process), or the hole or holes can be sealed by a mechanical arrangement.
  • the embodiments disclosed herein may include i.a. have the following advantages.
  • a hermetic sealing of the fiber end is possible, in particular by gas-tight laser welding.
  • materials for the various components for example, quartz glass
  • laser welding of, for example, made of glass components a quasi-monolithic structure is possible, which is correspondingly thermally stable and, for. has comparable expansion coefficients.
  • the gas parameters can remain stable for years. Furthermore, due to the fixed position of the fiber end surface in the three spatial directions, the optical parameters can remain permanently the same.
  • the optical fiber unit can ensure that no absorbent materials such as e.g. Metals can be positioned near the laser beam at the fiber exit. This also avoids heating the arrangement by scattered radiation.
  • a misalignment between the input / output lens and the fiber end surface can generally be avoided, whereby the coupling / decoupling efficiency can be kept stable.
  • the efficiency is determined in particular permanently, since a misalignment or misalignment of the fiber end in all three spatial directions can be avoided.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C are schematic representations to illustrate further exemplary embodiments of optical fiber units
  • Fig. 3 is a schematic representation to illustrate the implementation of a method for setting fixed operating parameters of such a fiber optic unit.
  • aspects described herein are further based on the recognition that by using the endface of an optical fiber, an optical configuration for coupling or decoupling can be firmly established.
  • the end face serves as an optical reference point for, for example, a focusing lens, but at the same time serves as a mechanical reference point with respect to a fixed position of the focusing lens in the case of the optical fiber unit described herein.
  • an optical element can be fixed with respect to the light-guiding region of an optical fiber in all three spatial directions (mechanical and thermal).
  • Some of the aspects described herein are further based on the recognition that by gas-tightly connecting the end face of an optical fiber, a controlled environment can be established which allows the propagation condition in an optical fiber having cavity structures to be established and, in particular, ensured over a long period of time.
  • a controlled environment can be established which allows the propagation condition in an optical fiber having cavity structures to be established and, in particular, ensured over a long period of time.
  • laser welding it is possible to produce hermetically sealed, substantially monolithic end caps which form a fixed unit with the optical fiber.
  • adjusting the gas type and / or the gas pressure can be carried out, for example, via gas control holes and subsequent sealing of these gas control holes, whereby the resulting optical parameters of the optical fiber subsequently largely do not change due to the hermetic seal.
  • the end cap disclosed herein not only allows to securely locate an exit window or lens at a safe distance from the high intensities present at the fiber exit, and the end cap disclosed herein can thus protect it accordingly, but also at the same time impurity the fiber can be avoided.
  • Exemplary optical fiber units and their associated components are explained below in conjunction with FIGS. 1A to 2C.
  • FIG. 1A schematically shows a sectional view through an optical fiber unit 1 in the region of a fiber end of an optical fiber 3.
  • the fiber end has a fiber end surface 5, through which light 7 (an exemplary beam path is indicated by two dashed lines in FIG. 1A) is coupled into the fiber 3 is to be or from the light 7 is to be decoupled from the fiber 3.
  • the optical fiber unit 1 comprises, in addition to the optical fiber 3, an end cap 11
  • End cap 11 includes various components that form an interior IA, which is (in some embodiments) substantially gas-tightly isolated from the outside environment.
  • the end cap 11 comprises, for example, a hollow body 13, a perforated element 15 designed as a circular perforated plate, and an optical element 17.
  • the optical element 17 is, for example, a likewise circular focusing lens 17A, as on the dashed lines of the parallel outside of the end cap 11 Beam path is visible.
  • the optical element 17 is, for example, a plane-parallel plate through which the light passes substantially unaffected (see FIG. 2A), a (glass) wedge, a diffractive optical element, a wave plate or an axicon.
  • FIG. 1B In a sectional view shown in Figure 1B can be seen on an inner side 15A of the hole member 15. Such a view arises, for example, in the production when first the perforated plate is fixed to the fiber end 5, ie, before the end cap 11 with the hollow body 13 and optical element 17 was completed. Behind the opening 16 can be seen an inner region 5A of the end surface 5 of the optical fiber 3, through which during use of the optical fiber 3 for transporting light, the light 7 in the fiber 3, in particular in the light-guiding Area, enters or exits from this.
  • a hollow core 27 terminates in the inner region 5A of the end surface 5.
  • the light 7 substantially fails to interact with the hole member 15 the opening 16. It can be seen that the inner region 5A in the radial direction with the opening 16 overlapping, in particular completely overlapping, is arranged.
  • a central axis 21 of the inner region 5 A coincides with an axis of symmetry 22 of the end cap 11, and thus the circular opening 16.
  • the central axis 21 substantially corresponds to the direction of propagation of the light in the optical fiber 3, in particular in an end region thereof.
  • FIG. 1B a cladding region 5B of the end face 5 of the optical fiber 3 which surrounds the inner region 5A can be seen.
  • the cladding region 5B is associated with a cladding structure 3B, which essentially gives the optical fiber 3 its mechanical stability.
  • the sheath structure 3B is bounded by an outer sheath side of the optical fiber 3.
  • the outer diameter of the fiber 3 compared to the hole member 15 is shown enlarged for clarity.
  • the hole member 15 is fixed to the optical fiber 3 such that the end surface 5 of the optical fiber 3 abuts against the abutment surface 15C.
  • the stop surface 15C is shown in phantom for clarity in Figure 2B. It adjoins the opening 16 on a rear side 15B of the perforated plate 15, for example, and extends e.g. annular up to a diameter of the optical fiber 3 according to outer diameter.
  • the hole element 15 and the shell structure 3B are connected to one another in a gas-tight manner in the area of the abutment surface 15C.
  • connection between the end cap and the optical fiber does not occur or not exclusively in the area of the stop surface, so that the end face, e.g. partially abuts the stop surface, in the case of a gas-tight connection, however, this again around the optical fiber takes place.
  • the abutment surface is then designed such that it defines the spatial position of the optical fiber and the end cap.
  • the dimensions of the end cap 11 are chosen such that - for example, in the case of a coupling of light 7 - the beam broadening to the optical element 17 can take place so far that the intensity in the irradiated by the light 7 region of the optical element 17 to no damage to the optical element 17 during operation. Accordingly, the respective application of the optical fiber unit 1, in particular the required power density, requires the necessary distance between the hole element 15 and the optical fiber unit 1. see element 17. This results in the distance also from the respective existing optical conditions (divergence, convergence) in the coupling or coupling. At the same time with the distance of the required minimum diameter of the optical element 17 is defined. For example, the diameter of the optical element 17 is in the range of a few millimeters to a few centimeters and the distance between the hole member 15 and the optical element 17 is in the range of a few centimeters.
  • the hollow body 13 is formed as a cylindrical tube, the minimum diameter of the hole element 15 is correspondingly given.
  • the hollow body 13 may, for example, be formed with an increasing diameter from the fiber end, so that the hole element 15 is correspondingly smaller than the optical element 17.
  • the hole member 15 and the optical element 17 are disposed at opposite ends 19A, 19B of the hollow body 13.
  • an inner side 15A of the hole member 15 may reflect incident light into the inner space 11A to prevent unwanted, e.g. formed by back reflections or scattering light in the optical fiber 3, in particular in the cladding region 5B is coupled.
  • the inner side 15A may be provided with a reflective coating.
  • the optical element 17 may be provided with an antireflective coating.
  • FIG. 1 A gas control holes 25, which allow the interior I IA controlled to fill with gas to put under (over- / under) pressure or flush.
  • the gas control holes 25 can be closed when a desired filling state of the inner space 11A, and thus e.g. a cavity structure 3A in the optical fiber 3, is present. This can be done for example by melting the material of the hollow body 13 with a laser, by gluing or by mechanical sealing. See also the description of FIG. 3.
  • FIGS. 2A and 2B will be explained below with reference to the features different from those shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the corresponding reference numerals are used and referred to the preceding description.
  • the optical element 17 is designed as a plane-parallel plate 17B which transmits the light 7. Accordingly, the light 7 passes through the optical element 17 substantially unchanged.
  • FIG. 2A an embodiment of the aperture 16 having a light irradiated (cylindrically shaped) portion 16A and a (cylindrically shaped) fiber attaching portion 16C is known.
  • the diameter of the light-irradiated portion 16 A of the opening 16 is selected so that the light 7 does not hit the hole member 15 and thus can be coupled or disconnected undisturbed.
  • the fiber attachment portion 16C is configured to receive an end portion 23 of the optical fiber 3. It is correspondingly larger in aperture diameter (at least as large as the diameter of the optical fiber 3) than the aperture diameter of the light-irradiated portion 16A in FIG. 2A.
  • the fiber attachment portion 16C of the opening 16 on the inner side may be connected to the outer shell side of the end portion 23 of the optical fiber 3.
  • the embodiment of Figure 2A thus allows attachment to the outer shell side in the end portion 23 of the optical fiber 3.
  • the optical fiber 3 can thus be connected to the hole member 15 over a larger area, causing the Transition from the end portion 23 of the optical fiber 3 to the end cap 11 towards stable can be performed.
  • the outer shell side of the end portion 23 of the optical fiber 3 may be connected to the rear side 15B of the hole member 15 in the form of a (e.g., gas-tight circumferential) fillet joint.
  • the inner region 5A is overlapping with the opening 16 not only in the radial direction (here transverse to the direction of expansion / axis of symmetry of the opening), but also in the axial direction (here along the direction of extension / axis of symmetry of the opening). is arranged overlapping with the opening 16.
  • the inner region 5A completely overlaps with the opening 16 and thus also here assumes a position defined and fixed in all three spatial directions by the abutment surface 15B.
  • the interior IA can be reliably hermetically sealed against the environment except for fluid communication with the cavity structure 3A (and optionally the gas control holes 25).
  • the cavity structure 3A may include both a hollow core of the optical fiber 3 and a hole cladding structure.
  • the opening diameter of the light-irradiated portion 16A corresponds to the solid circle of the opening 16 and the opening diameter of the fiber attachment portion 16C to the dashed, the optical fiber 3 bounding, Circle corresponds.
  • the abutment surface 15C which surrounds here by way of example the inner region 5A annular completely.
  • a fiber end surface of a microstructured glass fiber having a cavity structure 3A is indicated behind the light-irradiated section 16A.
  • a hollow core 27 in particular a schematically indicated round orifice of the light-conducting region of the optical fiber 3
  • the hole jacket structure 29 is a arranged Structure surrounded by the hollow core 27 channels, which cause a guiding of the light in the hollow core 27.
  • the ends of the channels of the perforated jacket structure 29 are schematically represented by dots.
  • the diameter of the light-irradiated portion 16A of the opening 16 is greater than an (outer) diameter of the perforated shell structure 29. This ensures that the incoming / outgoing light is not disturbed on the one hand and that the microstructured fiber, in particular the entire cavity structure 3A (hollow core 27 and perforated shell structure 29), in fluid communication with the interior 11 A is.
  • the gas in the cavity structure 3A may be controlled for composition and pressure through the gas control holes 25, for example.
  • the gas control holes 25 for example, as in the embodiment of Figures 1 A and 1B in the end cap 11 a plurality of gas control holes 25 (in this case, for example, in the hollow body 13) are provided. Through the gas control holes 25 there is a fluid connection from the outside to the interior IA to adjust gas parameters in the optical fiber unit 1 and in particular in the cavity structure 3A of the optical fiber 3.
  • the accesses of the perforated sheath structure 29 may be kept free only partially or at only one end of the fiber, e.g. the optical coupling or decoupling does not interfere and the gas parameters can still be adjusted accordingly.
  • a back wall or a structure limited to the area around the optical fiber 3 may generally serve as a support member or support plate.
  • the latter can be provided, for example, annular in the transition region from the optical fiber to the end cap.
  • FIG. 2C such a measure can be seen to further stabilize the attachment of the end cap 11 to the optical fiber 3.
  • the end surface 5 a rear wall 30 on a rear side 15 B of the hole member 15 is provided.
  • the rear wall 30 is fixedly connected to the outer periphery of the optical fiber 3 and thus stabilizes the end portion 23 of the optical fiber 3 to the end cap 11.
  • the back wall 30 allows the fiber end surface 5 to pass therethrough and abut against the abutment surface 15C.
  • the rear wall 30 is connected to the hollow body 13 in the illustrated embodiment in the outer region.
  • the hole element 15 may (but need not) be connected at its back to the rear wall 30 or be connected at its outer periphery to the hollow body 13.
  • the inner space 11A is hermetically sealed with respect to the optical fiber 3, with the exception of the fluid connection to the cavity structure 3A (and optionally to the gas control holes 25).
  • the cavity structure 3A may include both a hollow core of the optical fiber 3 and a hole cladding structure.
  • FIG. 2C a sectionally cylindrical and conical embodiment of the opening 16 can be seen. This embodiment ensures that the light 7 does not strike the hole element 15, as the opening 16 in a conical section 16B opens in the direction of the interior space IA ,
  • the focusing lens in the structure of Figures 2A and 2C can be used or the conical opening shape can be used in the structure of Figures 1A and 2A.
  • the gas control opening may be provided in the hole element, the rear wall or the optical element.
  • Fig. 3 illustrates the implementation of a method for setting fixed operating parameters in the optical fiber unit 1, each with an end cap 11 at each end, which are constructed here by way of example according to the embodiment of Figures 1 A and 1B.
  • the optical fiber unit 1 is in a defined environment (illustrated by way of example with reference to a schematic housing 31) with adjustable base.
  • ren gas parameters ie, with adjustable gas types (eg air or inert gas) and with adjustable pressure (eg vacuum to several bar overpressure).
  • FIG. 3 clarifies the setting of the gas parameters by means of a gas unit 33.
  • the desired gas state can be set in the housing 31 and thus in the optical fiber unit 1.
  • the housing 31 may first be substantially evacuated before it is flooded with a selected gas at a specific gas pressure. This can be done, for example, under defined coupling of laser light into the optical fiber unit 1 (not shown) in order to be able to set the desired optical parameters of the optical fiber unit 1 in a controlled manner.
  • the gas control holes 25 can be closed, for example, by fusing with a laser beam 35.
  • the housing 31 is provided, for example, with a window 37 for irradiating the laser beam 35 onto the gas control holes 25.
  • FIG. 3 diagrammatically shows, by way of example, melting zones 39 at the inlet of the various gas control holes 25.
  • Manufacturing an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber generally includes attaching the hollow end cap 11 to the end surface 5 of the optical fiber 3, the end surface 5 having an inner region 5A, and positioning the hole member 15 with respect to the optical fiber 3 the end surface 5 of the optical fiber 3 abuts against the abutment surface 15C. As a result, the light 7 can be coupled into or out of the optical fiber 3 through the optical element 17, an inner space 11A of the end cap 11 and the opening 16.
  • a fully assembled end cap 11 may be attached to the optical fiber 3.
  • the hole member 15 may be fixed to the fiber end surface 5, and then, e.g. with careful alignment of the optical element, the other components of the end cap are attached.
  • the optical element may be oriented with respect to the fiber end e.g. be aligned with the help of stops.
  • Exemplary materials for the components of the end cap are various types of glass, such as quartz glass and BK7 glass, or sapphire, etc., which allow laser welding, for example.
  • the end cap can be considered monolithic and preferably has the same or essentially the same coefficients of expansion and / or thermal conductivities for the different components.
  • the various optical elements can first be aligned with each other, for example, an adjustment light beam can be used to verify the correct orientation. Then the different components are welded together.
  • glass-glass welds ensure sufficient gas tightness with appropriate strength without introducing foreign materials such as adhesives that can change the set gas mixture inside the end cap and in the hollow core by Ausgasungsreae undesirable manner.
  • gas-tight is understood to mean that the leakage rate from the inside of the end cap to the outside is smaller than the leaking rate from the hollow core of the fiber through the fiber sheath to the outside
  • an end cap is gas tight unless it is essentially the limiting element to the gas tightness of the fiber optic unit.
  • the opening of the hole element and the optical element are arranged in a beam path of the light entering or leaving the optical fiber.
  • the beam path runs without any optical deflection in the interior of the end cap.
  • a folding or deflection of the beam path in the interior can take place with a mirror arrangement. For example, a deflection of e.g. 90 °, so that the light passes laterally through the end cap.
  • the end cap (some of its components) may also be glued.
  • the hole member 15 and the hollow body 13 may be made of metal, in which case a gas-tight connection between the hole member 15 and the cladding region 5B of the optical fiber 3 is ensured with corresponding bonds.

Abstract

The invention relates to an optical fiber unit (1) comprising an optical fiber (3), which has a light-conducting region (27) and, at a fiber end, an end surface (5) for coupling light (7) into the light-conducting region (27) or for coupling light (7) out of the light-conducting region (27), the light (7) entering or exiting the optical fiber (3) through an inner region (5A) of the end surface (5). Furthermore, the optical fiber unit (1) comprises a hollow end cap (11) having a hole element (15), which has a stop surface (15C) and an opening (16), and having an optical element (17). The hole element is fastened to the optical fiber (3) in such a way that the end surface (5) of the optical fiber (3) lies against the stop surface (15C) and the light (7) can be coupled into the light-conducting region (27) from the hollow end cap (11) through the opening (16) or can be coupled out of the light-conducting region (27) into the hollow end cap (11) through the opening (16).

Description

Lichtleitfasereinheit mit Faserendkappe und  Optical fiber unit with fiber end cap and
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfasereinheit  Method for producing an optical fiber unit
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lichtleitfasern, insbesondere Lichtleitfasern zum Transportieren von Laserpulsen mit Pulsdauern im Nanosekunden- bis The present invention relates generally to optical fibers, in particular optical fibers for transporting laser pulses with pulse durations in the nanosecond to
Femtosekundenbereich. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Konfiguration eines Faserendes derartiger Lichtleitfasern. Femtoseconds. In particular, the present invention relates to the configuration of a fiber end of such optical fibers.
Für den Transport von kurzen Pulsen sind Fasern mit einem Hohlkern (hollow core fiber) oder auch photonische Kristallfasern (photonic crystal fiber) geeignet. Derartige Fasern weisen spezielle lichtleitende Bereiche auf, in denen Laserpulse mit Pulsdauern im Nanosekunden- bis Femtosekundenbereich transportiert werden können. Dies ist möglich, da die Spitzenintensitäten nicht im Material der Faser, sondern in im Wesentlichen festkörperfreien lichtleitenden Bereichen, beispielsweise in einem mit Luft oder allgemein mit Gas gefüllten Hohlkern, vorliegen und dort somit keine permanenten Materialveränderungen vornehmen können. Aufgrund dieser speziellen Struktur sind die Faserenden jedoch speziell zu konfigurieren, um beispielsweise eine Verschmutzung durch Partikel, Ausgasprodukte oder den Eintrag von unerwünschten Gasen oder unerwünschte Änderung der Gasparameter zu vermeiden und entsprechend die Lichtleitung durch derartige Effekte nicht zu beeinträchtigen. WO 03/032039 AI offenbart eine hermetisch abgedichtete optische Faser, die Hohlräume oder Löcher aufweist. Zur Abdichtung derselben wird ein festes lichtdurchlässiges Fenster direkt am Faserende vorgesehen. Ein Herstellungsverfahren zum Erzeugen einer Transportfaser für kurze Wellenlängen, insbesondere einer„photonic band gap"-Faser, ist in US 2004/0258381 AI offenbart. For the transport of short pulses, fibers with a hollow core (hollow core fiber) or photonic crystal fibers (photonic crystal fiber) are suitable. Such fibers have special light-conducting regions in which laser pulses with pulse durations in the nanosecond to femtosecond range can be transported. This is possible because the peak intensities are not present in the material of the fiber, but in substantially solid-free light-conducting regions, for example in a hollow core filled with air or generally with gas, and thus can not make any permanent material changes there. Due to this special structure, however, the fiber ends are to be specially configured to avoid, for example, contamination by particles, outgassing products or the entry of undesired gases or undesired change of the gas parameters and, correspondingly, not to impair the light conduction by such effects. WO 03/032039 A1 discloses a hermetically sealed optical fiber having voids or holes. To seal the same, a solid translucent window is provided directly at the fiber end. A manufacturing method for producing a short wavelength transport fiber, in particular a "photonic band gap" fiber, is disclosed in US 2004/0258381 Al.
EP 1 772 758 AI offenbart ein Faserende einer optischen Faser, das mit einem Schutzelement staubdicht umgeben ist. Hierzu wird das Schutzelement aus ausgasungsfreiem Material, wie z.B. Metall oder Glas zur Abdichtung der Faser ausgebildet und weist ein Fenster zum Strahlaustritt auf. Das Schutzelement umschließt die Außenwand des Fasermantels und ist derart ausgebildet, dass ein Zwischenraum zwischen Faserausgang und Fenster gebildet wird. Das Schutzelement weißt außerdem eine als Gaseinlass bzw. Gasauslass verwendete EP 1 772 758 A1 discloses a fiber end of an optical fiber which is surrounded by a dust-proof protective element. For this purpose the protective element is made of outgas-free material, e.g. Metal or glass formed to seal the fiber and has a window for beam exit. The protective element surrounds the outer wall of the fiber cladding and is formed such that a gap between the fiber exit and the window is formed. The protective element also has a gas inlet or gas outlet used
Gehäuseöffnung auf, um ein Einstellen von Gasparametern in der Faser über den Zwischenraum mittels einer angeschlossenen Pumpe permanent oder in Intervallen zu ermöglichen. Housing opening to allow adjusting gas parameters in the fiber over the gap by means of a connected pump permanently or at intervals.
Allgemein hängt die Einkopplung in Fasern von der korrekten Positionierung der Einkoppellinse bezüglich des lichtleitenden Bereichs ab. So kann eine Dejustage zwischen Einkoppel- linse und dem lichtleitenden Bereich die Koppeleffizienz verschlechtern. Das gleiche gilt für die Auskopplung. Ferner besteht allgemein bei hohen (Laserpuls-) Intensitäten die Gefahr, dass die Endkappe durch laserinduzierte Materialbearbeitung beschädigt und sogar zerstört werden kann. In general, the coupling into fibers depends on the correct positioning of the coupling lens relative to the light-conducting region. Thus, a misalignment between coupling-in lens and the light-conducting area worsen the coupling efficiency. The same applies to the decoupling. Furthermore, there is a general risk at high (laser pulse) intensities that the end cap can be damaged by laser-induced material processing and even destroyed.
Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Faserendkonfiguration vorzuschlagen, die die Verwendung von derartigen Lichtleitfasern bei hohen Spitzenintensitäten erlaubt. Eine weitere Aufgabe liegt darin, eine Methode zur Faserendkonfiguration anzugeben, die es erlaubt, spezielle Faserbedingungen über einen langen Zeitbereich zu gewährleisten. It is an object of this disclosure to propose an improved fiber end configuration that allows the use of such optical fibers at high peak intensities. Another object is to provide a method of fiber end configuration that allows to ensure specific fiber conditions over a long period of time.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch eine Lichtleitfasereinheit mit einem konfigurierten Faserende nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lichtleitfasereinheit nach Anspruch 16. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. At least one of these objects is achieved by an optical fiber unit having a configured fiber end according to claim 1 and by a method of manufacturing such an optical fiber unit according to claim 16. Further developments are given in the subclaims.
In einem Aspekt weist eine Lichtleitfasereinheit eine Lichtleitfaser auf, die einen lichtführenden Bereich und an einem Faserende eine Endfläche zur Einkopplung von Licht in den lichtführenden Bereich oder zur Auskopplung von Licht aus dem lichtführenden Bereich aufweist, wobei das Licht durch einen inneren Bereich der Endfläche in die Lichtleitfaser eintritt oder aus dieser austritt. Die Lichtleitfasereinheit umfasst ferner eine hohle Endkappe mit einem Lochelement, das eine Anschlagsfläche und eine Öffnung aufweist, und ein optisches Element, wobei das Lochelement an der Lichtleitfaser derart befestigt ist, dass die Endfläche der Lichtleitfaser an der Anschlagsfläche anliegt und das Licht aus der hohlen Endkappe durch die Öffnung in den lichtführenden Bereich einkoppelbar oder aus dem lichtführenden Bereich durch die Öffnung in die hohle Endkappe auskoppelbar ist. In one aspect, an optical fiber unit comprises an optical fiber having a light-guiding region and at one end a fiber end for coupling light into the light-guiding region or for coupling light from the light-guiding region, the light through an inner region of the end surface in the Optical fiber enters or exits. The optical fiber unit further includes a hollow end cap having a hole member having a stopper surface and an opening and an optical element, the hole member being fixed to the optical fiber such that the end surface of the optical fiber abuts against the stopper surface and the light from the hollow end cap can be coupled through the opening in the light-guiding area or out of the light-guiding area through the opening in the hollow end cap can be coupled out.
In einem weiteren Aspekt weist eine Lichtleitfasereinheit eine Lichtleitfaser, die an einem Faserende eine Endfläche zur Einkopplung oder Auskopplung von Licht aufweist, wobei das Licht durch einen inneren, zum Beispiel mittig angeordneten, Bereich der Endfläche in die Lichtleitfaser eintritt oder austritt, und eine hohle Endkappe auf. Die Endkappe umfasst ein Lochelement, das eine Öffnung aufweist, und ein optisches Element. Das Lochelement ist an der Endfläche der Lichtleitfaser derart befestigt ist, dass der innere (insbesondere der durch- strahlte) Bereich der Endfläche mit der Öffnung überlappend, insbesondere vollständig überlappend, angeordnet ist. In another aspect, an optical fiber unit comprises an optical fiber having an end face for coupling or uncoupling light at a fiber end, the light entering or exiting the optical fiber through an inner, for example, centrally located, portion of the end face, and a hollow end cap on. The end cap includes a hole member having an opening and an optical element. The hole element is fastened to the end surface of the optical fiber in such a way that the inner (especially the through-hole) radiant) area of the end face with the opening overlapping, in particular completely overlapping, is arranged.
Durch die Verwendung des Lochelements ergibt sich die Möglichkeit, eine Fixierung des optischen Elements der Endkappe bezüglich der Faserendfläche, insbesondere dem lichtführenden Bereich der Lichtleitfaser, in den drei Raumrichtungen zu gewährleisten. In der Ebene der Faserendfläche kann die Fixierung der relativen Lage durch die (festgelegte) Position des Lochelements erfolgen und in Ausbreitungsrichtung kann die Fixierung der relativen Lage über die (festgelegte) Geometrie der Endkappe erfolgen, beispielsweise über den Abstand zwischen den Enden (Seitenwänden) der Endkappe. The use of the hole element affords the possibility of ensuring a fixation of the optical element of the end cap with respect to the fiber end surface, in particular the light-guiding region of the optical fiber, in the three spatial directions. In the plane of the fiber end surface, the relative position can be fixed by the (fixed) position of the hole element and in the propagation direction, the relative position can be fixed via the (fixed) geometry of the end cap, for example via the distance between the ends (side walls) of the end cap end cap.
Die Endkappe umfasst optional einen Hohlkörper. Das Lochelement (z.B. eine Lochplatte) und das optische Element können z.B. an gegenüberliegenden Enden des Hohlkörpers angeordnet und mit dem Hohlkörper verbunden sein. In alternativen Ausführungsformen kann das Lochelement und/oder das optische Element derart ausgebildet sein, dass die strukturelle Funktion des Hohlkörpers von einem oder beiden dieser Elemente mitübernommen wird. The end cap optionally includes a hollow body. The hole member (e.g., a perforated plate) and the optical element may be e.g. arranged at opposite ends of the hollow body and connected to the hollow body. In alternative embodiments, the hole element and / or the optical element may be formed such that the structural function of the hollow body is taken over by one or both of these elements.
In einigen Ausführungsformen kann die Lichtleitfaser eine den lichtführenden Bereich umfassende Hohlraumstruktur, welche an der Endfläche im inneren Bereich endet, und eine Mantelstruktur, der ein den inneren Bereich umgebenden Mantelbereich der Endfläche zugeordnet ist, aufweisen und das Lochelement kann derart an der Lichtleitfaser befestigt sein, dass ein Innenraum der hohlen Endkappe mit der Hohlraumstruktur in der Lichtleitfaser durch die Öffnung des Lochelements fluid verbunden ist. In some embodiments, the optical fiber may include a cavity structure including the light-guiding portion that terminates at the end surface in the inner region and a cladding structure associated with a cladding region surrounding the inner region of the end surface, and the hole member may be attached to the optical fiber such in that an interior of the hollow end cap is fluidly connected to the cavity structure in the optical fiber through the opening of the hole member.
In einigen Ausführungsformen kann die Endfläche der Lichtleitfaser an der Anschlagsfläche des Lochelements und/oder die Mantelstruktur, insbesondere die Außenmantelseite der Lichtleitfaser, an einer Innenseite eines Faserbefestigungsabschnitts der Öffnung und/oder die Mantelstruktur, insbesondere eine Außenmantelseite der Lichtleitfaser, am Lochelement, insbesondere an einer Rückseite des Lochelements über eine Kehlverbindung, befestigt sein. Die Verbindungen können insbesondere auf (Glas-) Verschweißen oder Verkleben basieren. In some embodiments, the end surface of the optical fiber at the abutment surface of the hole member and / or the sheath structure, in particular the outer sheath side of the optical fiber, on an inner side of a Faserbefestigungsabschnitts the opening and / or the sheath structure, in particular an outer sheath side of the optical fiber, at the hole member, in particular at one Rear side of the hole element via a fillet connection, be attached. The connections can in particular be based on (glass) welding or gluing.
In einigen Ausführungsformen ist die Endkappe bis auf die Öffnung und optional ein oder mehrere Gaskontrolllöchern gasdicht ausgebildet. Dadurch kann verhindert oder zumindest verzögert werden, dass sich eingestellte Parameter des Gases im Hohlkern im Laufe mehrerer Jahre unerwünscht und unkontrolliert ändern. In some embodiments, the end cap is gas tight except for the opening and optionally one or more gas control holes. This can prevent or at least be delayed that set parameters of the gas in the hollow core over several years undesirable and uncontrolled change.
In einigen Ausführungsformen kann der lichtführende Bereich der Lichtleitfaser als Hohlkern ausgebildet sein, dessen Zugang von der Öffnung frei gehalten wird. Die Hohlraumstruktur kann ferner eine Lochmantelstruktur umfassen, die zwischen dem lichtführenden Bereich der Lichtleitfaser und der Mantelstruktur angeordnet ist und an der Endfläche im inneren Bereich endet. Insbesondere kann der Zugang zur Lochmantelstruktur von der Öffnung frei gehalten werden. In some embodiments, the light-guiding portion of the optical fiber may be formed as a hollow core, the access of which is kept free from the opening. The cavity structure may further include a hole cladding structure disposed between the light guiding portion of the optical fiber and the cladding structure and terminating at the end surface in the inner region. In particular, the access to the perforated shell structure can be kept free from the opening.
In einigen Ausführungsformen ist das Lochelement an der Endfläche der Lichtleitfaser derart befestigt ist, dass die Öffnung des Lochelements und der innere (durchstrahlte) Bereich der Endfläche aneinander angrenzen, d.h., der innere Bereich liegt in radialer Richtung überlappend mit der Öffnung. Hierbei wird die radiale Richtung auf die Ebene der Endfläche und die Zentralachse des inneren Bereichs bezogen. In weiteren Ausführungsformen liegt der innere Bereich zusätzlich auch in axialer Richtung überlappend mit der Öffnung. Hierbei wird die axiale Richtung auf die Ausdehnung der Öffnung im Lochelement bezogen, welche üblicherweise in Richtung der Zentralachse des inneren Bereichs, im Wesentlichen entsprechend der Ausbreitungsrichtung des Lichts beim Ein- oder Austritt aus der Faser, gegeben ist. Das Merkmal, dass der innere Bereich der Endfläche mit der Öffnung überlappend insbesondere vollständig überlappend angeordnet ist, umfasst hierin diese beiden Lagen. In some embodiments, the hole member is affixed to the end face of the optical fiber such that the opening of the hole member and the inner (irradiated) portion of the end face abut each other, that is, the inner portion is radially overlapping with the opening. Here, the radial direction is related to the plane of the end surface and the central axis of the inner region. In further embodiments, the inner region is additionally overlapping with the opening in the axial direction. In this case, the axial direction is related to the extent of the opening in the hole element, which is usually given in the direction of the central axis of the inner region, substantially in accordance with the propagation direction of the light when entering or leaving the fiber. The feature that the inner area of the end face with the opening overlapping, in particular completely overlapping, comprises herein these two layers.
In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfasereinheit mit mindestens einem konfigurierten Faserende einer Lichtleitfaser die folgenden Schritte auf: Anbringen einer hohlen Endkappe, die ein Lochelement, das eine Anschlagsfläche und eine Öffnung aufweist, und ein, insbesondere für von der Lichtleitfaser zu führendes Licht transparentes, optisches Element umfasst, an der Lichtleitfaser, wobei die Lichtleitfaser einen lichtführenden Bereich und am Faserende eine Endfläche zur Einkopplung von Licht in den lichtführenden Bereich oder Auskopplung von Licht aus dem lichtführenden Bereich aufweist, und Positionieren des Lochelements derart bezüglich der Lichtleitfaser, dass die Endfläche der Lichtleitfaser an der Anschlagsfläche anliegt, sodass das Licht durch das optische Element, einen Innenraum der Endkappe und die Öffnung in die Lichtleitfaser einkoppelbar oder aus dieser auskoppelbar ist. In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfasereinheit mit mindestens einem konfigurierten Faserende einer Lichtleitfaser, beispielsweise zur Herstellung obiger Lichtleitfasereinheit die folgenden Schritte auf: Anbringen einer Endkappe, die ein Lochelement mit einer Öffnung und ein, insbesondere für von der Lichtleitfaser zu transportierendes Licht transparentes, optisches Element umfasst, an einer Endfläche der Lichtleitfaser, welche einen inneren Bereich aufweist, der vom von der Faser zu transportierenden Licht durchstrahlt wird, und Positionieren des Lochelements derart bezüglich der Lichtleitfaser, dass der innere Bereich der Endfläche mit der Öffnung überlappend, insbesondere vollständig überlappend, angeordnet ist, sodass Licht durch das optische Element, einen Innenraum der Endkappe und die Öffnung in die Lichtleitfaser einkoppelbar oder aus dieser auskoppelbar ist. In a further aspect, a method of making an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber comprises the steps of mounting a hollow end cap having a hole member having a stopper surface and an opening, and, in particular, for leading from the optical fiber Light transparent optical element comprises, on the optical fiber, wherein the optical fiber has a light-guiding portion and at the fiber end an end face for coupling light into the light-guiding area or outcoupling of light from the light-guiding area, and positioning the hole member so with respect to the optical fiber the end surface of the optical fiber abuts against the abutment surface, so that the light can be coupled into or out of the optical fiber, an interior of the end cap and the opening in the optical fiber. In another aspect, a method of making an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber, for example, for manufacturing the above optical fiber unit, comprises the steps of mounting an end cap having a hole member with an opening and a light to be transported by the optical fiber transparent optical element comprises, on an end surface of the optical fiber having an inner portion which is irradiated by the light to be transported by the fiber, and positioning the hole member so with respect to the optical fiber, that the inner portion of the end surface overlapping with the opening, in particular is completely overlapping, is arranged so that light can be coupled through the optical element, an inner space of the end cap and the opening in the optical fiber or from this auskoppelbar.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens kann die Endkappe derart an der Endfläche angebracht werden, dass der Innenraum der Endkappe in fluider Verbindung mit einer Hohlraumstruktur der Lichtleitfaser steht. Des Weiteren kann beim Anbringen der hohlen In some embodiments of the method, the end cap may be attached to the end surface such that the interior of the end cap is in fluid communication with a cavity structure of the optical fiber. Furthermore, when attaching the hollow
Endkappe zuerst das Lochelement auf der Endfläche der Lichtleitfaser angebracht werden bevor dann die hohle Endkappe durch Anbringen weiterer Komponenten, die ein optisches Element und optional einen Hohlkörper umfassen können, vervollständigt werden kann, um insbesondere den in fluider Verbindung mit der Hohlraumstruktur der Lichtleitfaser stehenden Innenraum der Endkappe auszubilden. Endkappe first the hole element are mounted on the end face of the optical fiber before then the hollow end cap can be completed by attaching further components, which may include an optical element and optionally a hollow body, in particular to the standing in fluid communication with the cavity structure of the optical fiber interior of the Form end cap.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens kann das Anbringen der hohlen Endkappe ferner umfassen, dass das optische Element relativ zur Faserendfiäche hinsichtlich einer optischen Einkopplungs- und/oder Auskopplungskonfiguration ausgerichtet wird. In some embodiments of the method, mounting the hollow end cap may further include aligning the optical element relative to the fiber end surface for an optical coupling and / or outcoupling configuration.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens kann mindestens ein Gaskontrollloch in der Endkappe vorgesehen werden, das eine äußere Umgebung mit den Innenraum fluid verbindet. Dabei kann das Verfahren zur Herstellung ferner die folgenden Schritten umfassen: Bringen des Innenraums der Endkappe und der mit dieser fluid verbundenen Hohlraumstruktur in einen definierten Gas- und/oder Druckzustand mithilfe des mindestens einen Gaskontrolllochs und Verschließen des mindestens einen Gaskontrolllochs, insbesondere mittels Laser-basierter Materialbearbeitung wie Laserschmelzen. Die hierin offenbarten Konzepte sollen verbesserte Faserendkonfigurationen bereitstellen, bei denen der Aufbau der Endkappe beispielsweise ausschließlich durch Komponenten aus Glas und mit gasdichten Verbindungen zwischen den Glaskomponenten untereinander und der Lichtleitfaser erfolgt. Dies kann beispielsweise mit einem kleberfreiem Glasschweißprozess umgesetzt werden. In some embodiments of the method, at least one gas control hole may be provided in the end cap that fluidly connects an external environment to the interior space. In this case, the method of production may further comprise the following steps: Bringing the interior of the end cap and the associated cavity fluid structure in a defined gas and / or pressure state using the at least one gas control hole and closing the at least one gas control hole, in particular by means of laser-based Material processing such as laser melting. The concepts disclosed herein are intended to provide improved fiber end configurations in which the construction of the end cap is accomplished, for example, solely by glass components and with gas tight connections between the glass components with each other and the optical fiber. This can be implemented, for example, with a gluten-free glass welding process.
Allgemein kann die Fixierung der Lage des Faserendes an der Endkappe eine mechanisch feste Verbindung zwischen einer Einkoppellinse und der Faserendfläche, und damit einem Eintrittsbereich des Lichts in die Faser, oder entsprechend zwischen der Faserendfiäche und einer Auskoppellinse bewirken. Diese Fixierung bezüglich der Faserendfläche (in den drei Raumrichtungen) erlaubt es, eine dauerhaft stabile optische Konstellation in der Einkopplung bzw. Auskopplung umzusetzen. Ferner kann durch entsprechende Dimensionierung des Hohlkörpers, allgemein bei entsprechender Dimensionierung des Abstands zwischen Faserendfiäche und optischem Element (z.B. Linse), ein Durchgang des Lichtstrahls (z.B. hochintensive Laserpulse) durch das optische Element nur in einem Bereich des Strahlengangs erfolgen, bei dem eine Gefährdung von Material durch laserinduzierte Beschädigungen aufgrund z.B. hoher Laserpulsintensitäten nicht vorliegt. In general, the fixation of the position of the fiber end to the end cap can provide a mechanically strong bond between a coupling lens and the fiber end surface, and thus an entrance region of the light into the fiber, or correspondingly between the fiber end surface and a coupling lens. This fixation with respect to the fiber end surface (in the three spatial directions) makes it possible to implement a permanently stable optical constellation in the coupling or decoupling. Further, by appropriate dimensioning of the hollow body, generally with appropriate dimensioning of the distance between Faserendfiäche and optical element (eg lens), a passage of the light beam (eg high-intensity laser pulses) by the optical element only in a region of the beam path, in which a hazard of Material due to laser-induced damage due to eg high laser pulse intensities is not present.
Zusammenfassend kann in einigen Ausführungsformen eine gelochte Scheibe (als Lochelement) an einem Faserende befestigt werden, so dass beispielsweise ein Laserstrahl - allgemein Licht - nur durch das Loch der Scheibe in die Faser eingekoppelt oder ausgekoppelt werden kann. Das Loch der Scheibe, allgemein die Öffnung des Lochelements, kann z.B. gebohrt oder durch selektives Laseretching erzeugt werden. Beispielsweise kann Die Öffnung linear entlang der Ausbreitungsrichtung in der Faser im Endabschnitt mit konstantem Durchmesser (zylinderförmig) oder mit sich stufenförmig ändernden Durchmesser (abschnittsweise zylinderförmig) oder konisch oder in einer Kombination derartiger Formen ausgeführt werden. In summary, in some embodiments, a perforated disk (as a hole member) may be attached to a fiber end so that, for example, a laser beam - generally light - can be coupled or extracted into the fiber only through the hole of the disk. The hole of the disk, generally the opening of the hole member, may e.g. drilled or generated by selective laseretching. For example, the aperture may be made linear along the direction of propagation in the fiber in the end portion of constant diameter (cylindrical) or stepped diameter (partially cylindrical) or conical or in a combination of such shapes.
In einigen Ausführungsformen wird ein (z.B. zylinderförmiges) Rohr als Hohlkörper stirnseitig an der gelochten Scheibe befestigt, so dass die Scheibe das Innere des Rohrs an einem Ende (z.B. gasdicht) abschließt. Alternativ oder zusätzlich kann das Rohr auch am Fasermantel (Cladding) über eine Rückwand befestigt werden und das Lochelement kann optional zusätzlich am Rohr befestigt werden. In einigen Ausführungsformen ist das Lochelement derart ausgestaltet, dass das Loch/die Öffnung mindestens so groß ist wie der Hohlkern einer Hohlkern-Faser, im Fall einer photonischen Kristallfaser bevorzugt mindestens so groß wie Hohlkern und eine den Hohlkern umgebende Lochmantelstruktur. Üblicherweise ist das Loch im Durchmesser kleiner als 1mm, und liegt beispielsweise im Durchmesserbereich von 50 μιη bis 500 μιη, beispielsweise im Bereich von 200 μιη bis 400 μιη. In some embodiments, a tube (eg cylindrical) is attached as a hollow body to the front side of the perforated disc, so that the disc terminates the interior of the tube at one end (eg gas-tight). Alternatively or additionally, the tube can also be attached to the fiber cladding (cladding) via a rear wall and the hole element can optionally be additionally attached to the tube. In some embodiments, the hole element is configured such that the hole / opening is at least as large as the hollow core of a hollow core fiber, in the case of a photonic crystal fiber preferably at least as large as a hollow core and a hole shell structure surrounding the hollow core. Usually, the hole is smaller than 1 mm in diameter, and is for example in the diameter range of 50 μιη to 500 μιη, for example in the range of 200 μιη to 400 μιη.
In einigen Ausführungsformen der Endkappe ist die andere Seite des Rohrs (allgemein des Hohlkörpers) durch ein optisches Element abgeschlossen. Das optische Element kann ein (z.B. planes oder keilförmiges) Schutzfenster, eine Linse, ein diffraktives optisches Element, eine Wellenplatte oder ein Axicon sein. So erlauben z.B. Linsen eine Konvergenz- /Divergenzanpassung und diffraktive optische Elemente allgemein eine digitalisierte und z.B. pixelbasierte Phasenanpassung des transmittierten Lichts durch eine gezielte (fest eingestellte oder einstellbare) Phasenaufprägung. In some embodiments of the end cap, the other side of the tube (generally the hollow body) is terminated by an optical element. The optical element may be a (e.g., planar or wedge-shaped) protective window, a lens, a diffractive optical element, a wave plate, or an axicon. Thus, e.g. Lenses have convergence / divergence matching and diffractive optical elements generally digitized and e.g. pixel-based phase adaptation of the transmitted light through a specific (permanently set or adjustable) phase imprint.
Sollen die Verbindungen der einzelnen Komponenten per Laserschweißprozess durchgeführt werden, bestehen die genannten Komponenten z.B. aus Glas (Fused Silica (Quarz) oder BK7) oder Saphir. If the connections of the individual components are to be carried out by means of a laser welding process, the components mentioned are made e.g. made of glass (fused silica (quartz) or BK7) or sapphire.
Für Anwendungen im Hochintensitätsbereich kann die Länge des Rohrs (allgemein der Endkappe) so eingestellt werden, dass die Leistungsdichte des Lichtstrahls auf dem abschließenden optischen Element keine Beschädigungen verursacht. Bei Anwendungen im Hochintensitätsbereich kann die Lochblende ferner HR-beschichtet werden, so dass Laserlicht, das beispielsweise während einer mit dem hochintensiven Laserstrahl durchgeführten Materialbearbeitung in die Endkappe zurückreflektiert wird, nicht in den Mantel der Lichtleitfaser (zurück) eingekoppelt werden kann. D. h., allgemein kann eine (hoch) reflektierende Beschich- tung der Innenseite des Lochelements als Schutz vor Beschädigung der Lichtleitfaser dienen. For high intensity applications, the length of the tube (generally the end cap) can be adjusted so that the power density of the light beam on the terminating optical element does not cause damage. Further, in high intensity applications, the pinhole can be HR coated such that laser light reflected back into the end cap during, for example, material processing performed with the high intensity laser beam can not be coupled back into the cladding of the optical fiber. That is, generally, a (high) reflective coating on the inside of the hole member can serve as protection against damage to the optical fiber.
Ferner kann der Abstand zwischen einem als Linse ausgebildeten optischen Element und der Faserendfläche im Wesentlichen der Brennweite der Linse für einen kollimierten Further, the distance between an optical element formed as a lens and the fiber end surface may be substantially the focal length of the lens for a collimated one
einzukoppelnde Stahl oder einen kollimierten auszukoppelnden Strahl entsprechen. steel to be coupled or a collimated outcoupling beam correspond.
Eine oder mehrere der genannten Komponenten der Endkappe können zusätzlich ein Loch oder mehrere Löcher (hierin als Gaskontolllöcher bezeichnet) aufweisen, durch die eine Gas- sorte und deren Druck im Innenraum der Endkappe und damit im Hohlkern eingestellt werden kann. Dieses Loch bzw. die Löcher können gasdicht verschlossen werden, ohne die in der Faser und im Innenraum eingestellten Parameter zu beeinträchtigen. Das Verschließen kann z.B. durch Einbringen eines Glasverschlusses (beispielsweise durch einen Laserschmelzvorgang) erfolgen, oder das Loch bzw. die Löcher können durch eine mechanische Anordnung abgedichtet werden. One or more of the said components of the end cap may additionally comprise one or more holes (referred to herein as gas pop holes) through which a gas orifice may pass. variety and their pressure in the interior of the end cap and thus can be adjusted in the hollow core. This hole or holes can be sealed gas-tight, without affecting the parameters set in the fiber and in the interior. The closing can be done, for example, by introducing a glass closure (for example by a laser melting process), or the hole or holes can be sealed by a mechanical arrangement.
Die hierin offenbarten Ausführungsformen können u.a. folgende Vorteile aufweisen. Eine hermetische Abdichtung des Faserendes wird, insbesondere durch gasdichtes Laserverschweißen, möglich. Bei entsprechender Wahl der Materialien für die verschiedenen Komponenten (beispielsweise Quarzglas) ergibt sich ein ausgasungsfreier Aufbau. Beim Laserverschweißen von, beispielsweise aus Glas bestehenden, Komponenten wird ein quasi monolithischer Aufbau möglich, der entsprechend thermisch stabil ist und z.B. vergleichbare Ausdehnungskoeffizienten aufweist. The embodiments disclosed herein may include i.a. have the following advantages. A hermetic sealing of the fiber end is possible, in particular by gas-tight laser welding. With appropriate choice of materials for the various components (for example, quartz glass) results in a gas-free construction. In laser welding of, for example, made of glass components, a quasi-monolithic structure is possible, which is correspondingly thermally stable and, for. has comparable expansion coefficients.
Bei entsprechend gasdicht und ausgasungsfrei ausgeführten Endkappen können die Gasparameter über Jahre stabil bleiben. Ferner können durch die fixierte Lage der Faserendfläche in den drei Raumrichtungen die optischen Parameter dauerhaft gleich bleiben. Die feste Lage einer Einkoppellinse zur Faserendfiäche vereinfacht die Justage hinsichtlich einer With gas-tight and degassing-free end caps, the gas parameters can remain stable for years. Furthermore, due to the fixed position of the fiber end surface in the three spatial directions, the optical parameters can remain permanently the same. The fixed position of a coupling lens to Faserendfiäche simplifies the adjustment with respect to a
Einkopplung bzw. Auskopplung des Laserstrahls in die Faser durch Verringerung der möglichen Freiheitsgrade. Ferner kann die Lichtleitfasereinheit sicherstellen, dass keine absorbierenden Materialien wie z.B. Metalle in der Nähe des Laserstrahls am Faserausgang positioniert werden können. Dies vermeidet überdies ein Aufwärmung der Anordnung durch Streustrahlung. Coupling or decoupling of the laser beam into the fiber by reducing the possible degrees of freedom. Furthermore, the optical fiber unit can ensure that no absorbent materials such as e.g. Metals can be positioned near the laser beam at the fiber exit. This also avoids heating the arrangement by scattered radiation.
Letztendlich kann allgemein eine Dejustage zwischen Ein-/ Auskoppellinse und der Faserendfläche vermieden werden, wodurch die Ein-/ Auskoppeleffizienz stabil gehalten werden kann. Die Effizienz wird insbesondere dauerhaft festgelegt, da eine Fehljustage oder Dejustage des Faserendes in allen drei Raumrichtungen vermieden werden kann. Finally, a misalignment between the input / output lens and the fiber end surface can generally be avoided, whereby the coupling / decoupling efficiency can be kept stable. The efficiency is determined in particular permanently, since a misalignment or misalignment of the fiber end in all three spatial directions can be avoided.
Hierin werden Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen: Fig. 1 A und Fig. 1B schematische Darstellungen zur Verdeutlichung einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer Lichtleitfasereinheit, Herein, concepts are disclosed that allow to at least partially improve aspects of the prior art. In particular, further features and their expediencies emerge from the following description of embodiments with reference to the figures. From the figures show: 1A and 1B schematic representations to illustrate a first exemplary embodiment of an optical fiber unit,
Fig. 2A, Fig. 2B und Fig. 2C schematische Darstellungen zur Verdeutlichung weiterer beispielhafter Ausführungsformen von Lichtleitfasereinheiten und  2A, 2B and 2C are schematic representations to illustrate further exemplary embodiments of optical fiber units and
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Umsetzung eines Verfahrens zum Einstellen fester Betriebsparameter einer derartigen Lichtleitfasereinheit.  Fig. 3 is a schematic representation to illustrate the implementation of a method for setting fixed operating parameters of such a fiber optic unit.
Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil ferner auf der Erkenntnis, dass unter Verwendung der Endfläche einer Lichtleitfaser eine optische Konfiguration zur Einkopplung bzw. zur Auskopplung fest umgesetzt werden kann. So dient die Endfläche als optischer Referenzpunkt für beispielsweise eine Fokussierlinse, sie dient gleichzeitig aber bei der hierin beschriebenen Lichtleitfasereinheit auch als mechanischer Referenzpunkt hinsichtlich einer fest eingestellten Position der Fokussierlinse. Durch Herstellen einer quasi monolithischen Ausführung kann allgemein ein optisches Element ferner bezüglich des lichtführenden Bereichs einer Lichtleitfaser in allen drei Raumrichtungen (mechanisch und thermisch) fixiert werden. In part, aspects described herein are further based on the recognition that by using the endface of an optical fiber, an optical configuration for coupling or decoupling can be firmly established. Thus, the end face serves as an optical reference point for, for example, a focusing lens, but at the same time serves as a mechanical reference point with respect to a fixed position of the focusing lens in the case of the optical fiber unit described herein. In general, by making a quasi-monolithic embodiment, an optical element can be fixed with respect to the light-guiding region of an optical fiber in all three spatial directions (mechanical and thermal).
Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil ferner auf der Erkenntnis, dass durch gasdichtes Verbinden der Endfläche einer Lichtleitfaser eine kontrollierte Umgebung aufgebaut werden kann, die es erlaubt, die Ausbreitungsbedingung in einer Lichtleitfaser mit Hohlraumstrukturen festzulegen und diese insbesondere über einen langen Zeitraum zu gewährleisten. Insbesondere durch Laserschweißen lassen sich hermetisch abgedichtete, im Wesentlichen monolithische aufgebaute Endkappen erzeugen, die eine feste Einheit mit der Lichtleitfaser bilden. So wurde ferner erkannt, dass ein Einstellen der Gasart und/oder des Gasdrucks beispielsweise über Gaskontrolllöcher und ein anschließendes Abdichten dieser Gaskontrolllöcher vorgenommen werden kann, wobei sich die ergebenden optischen Parameter der Lichtleitfaser aufgrund der hermetischen Abdichtung anschließend weitgehend nicht mehr ändern. Some of the aspects described herein are further based on the recognition that by gas-tightly connecting the end face of an optical fiber, a controlled environment can be established which allows the propagation condition in an optical fiber having cavity structures to be established and, in particular, ensured over a long period of time. In particular, by laser welding, it is possible to produce hermetically sealed, substantially monolithic end caps which form a fixed unit with the optical fiber. It has thus been further recognized that adjusting the gas type and / or the gas pressure can be carried out, for example, via gas control holes and subsequent sealing of these gas control holes, whereby the resulting optical parameters of the optical fiber subsequently largely do not change due to the hermetic seal.
Des Weiteren wurde erkannt, dass die hierin offenbarte Endkappe es nicht nur ermöglicht, ein Austrittsfenster oder eine Linse in sicherer Entfernung von den am Faserausgang vorliegenden hohen Intensitäten fest anzuordnen, und die hierin offenbarte Endkappe diese somit entsprechend schützen kann, sondern dass gleichzeitig auch eine Verunreinigung der Faser vermieden werden kann. Nachfolgend werden in Verbindung mit den Figuren 1 A bis 2C beispielhafte Lichtleitfasereinheiten sowie deren zugehörigen Komponenten erläutert. Furthermore, it has been recognized that the end cap disclosed herein not only allows to securely locate an exit window or lens at a safe distance from the high intensities present at the fiber exit, and the end cap disclosed herein can thus protect it accordingly, but also at the same time impurity the fiber can be avoided. Exemplary optical fiber units and their associated components are explained below in conjunction with FIGS. 1A to 2C.
Figur 1 A zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine Lichtleitfasereinheit 1 im Bereich eines Faserendes einer Lichtleitfaser 3. Das Faserende hat eine Faserendfläche 5, durch die Licht 7 (ein beispielhafter Strahlengang wird durch zwei gestrichelte Linien in Figur 1 A angedeutet) in die Faser 3 eingekoppelt werden soll oder von der das Licht 7 aus der Faser 3 ausgekoppelt werden soll. FIG. 1A schematically shows a sectional view through an optical fiber unit 1 in the region of a fiber end of an optical fiber 3. The fiber end has a fiber end surface 5, through which light 7 (an exemplary beam path is indicated by two dashed lines in FIG. 1A) is coupled into the fiber 3 is to be or from the light 7 is to be decoupled from the fiber 3.
Die Lichtleitfasereinheit 1 umfasst neben der Lichtleitfaser 3 eine Endkappe 11. Die The optical fiber unit 1 comprises, in addition to the optical fiber 3, an end cap 11
Endkappe 11 umfasst verschiedene Komponenten, die einen Innenraum I IA ausbilden, der (in einigen Ausführungsformen) im Wesentlichen gasdicht von der Außenumgebung abgetrennt ist. In Figur 1A umfasst die Endkappe 11 beispielsweise einen Hohlkörper 13, ein als kreisrunde Lochplatte ausgebildetes Lochelement 15 und ein optisches Element 17. Das optisches Element 17 ist beispielsweise eine ebenfalls kreisrund ausgebildete Fokussierlinse 17A, wie an den außerhalb der Endkappe 11 parallel verlaufenden gestrichelten Linien des Strahlengangs zu erkennen ist. In alternativen Ausführungsformen ist das optische Element 17 beispielsweise einen plan-parallele Platte, durch die das Licht im Wesentlichen unbeeinflusst tritt (siehe Figur 2A), ein (Glas-) Keil, ein diffraktives optisches Element, eine Wellenplatte oder ein Axicon. End cap 11 includes various components that form an interior IA, which is (in some embodiments) substantially gas-tightly isolated from the outside environment. In FIG. 1A, the end cap 11 comprises, for example, a hollow body 13, a perforated element 15 designed as a circular perforated plate, and an optical element 17. The optical element 17 is, for example, a likewise circular focusing lens 17A, as on the dashed lines of the parallel outside of the end cap 11 Beam path is visible. In alternative embodiments, the optical element 17 is, for example, a plane-parallel plate through which the light passes substantially unaffected (see FIG. 2A), a (glass) wedge, a diffractive optical element, a wave plate or an axicon.
In einer in Figur 1B dargestellten Schnittansicht sieht man auf eine Innenseite 15A des Lochelements 15. Eine derartige Ansicht ergibt sich beispielsweise bei der Herstellung, wenn zuerst die Lochplatte an der Faserendfläche 5 befestigt wird, d. h., bevor die Endkappe 11 mit dem Hohlkörper 13 und dem optisches Element 17 fertig gestellt wurde. Man erkennt mittig angeordnet eine zylinderförmigen Öffnung 16. Hinter der Öffnung 16 erkennt man einen inneren Bereich 5A der Endfläche 5 der Lichtleitfaser 3, durch den während der Verwendung der Lichtleitfaser 3 zum Transportieren von Licht das Licht 7 in die Faser 3, insbesondere in deren lichtführenden Bereich, gelangt oder aus dieser austritt. Beispielsweise endet, wie in Figur 1B gezeigt wird, ein Hohlkern 27 im inneren Bereich 5A der Endfläche 5. Da der Durchmesser der Öffnung 16 größer ist als der Durchmesser des inneren Bereichs 5A, gelangt das Licht 7 ohne im Wesentlichen mit dem Lochelement 15 wechselzuwirken durch die Öffnung 16. Man erkennt, dass der innere Bereich 5A in radialer Richtung mit der Öffnung 16 überlappend, insbesondere vollständig überlappend, angeordnet ist. In der in Figur 1A gezeigten beispielhaften Anordnung fällt eine Zentralachse 21 des inneren Bereichs 5 A mit einer Symmetrieachse 22 der Endkappe 11 , und somit der runden Öffnung 16, zusammen. Überdies entspricht die Zentralachse 21 im Wesentlichen der Ausbreitungsrichtung des Lichts in der Lichtleitfaser 3, insbesondere in einem Endbereich derselben. In a sectional view shown in Figure 1B can be seen on an inner side 15A of the hole member 15. Such a view arises, for example, in the production when first the perforated plate is fixed to the fiber end 5, ie, before the end cap 11 with the hollow body 13 and optical element 17 was completed. Behind the opening 16 can be seen an inner region 5A of the end surface 5 of the optical fiber 3, through which during use of the optical fiber 3 for transporting light, the light 7 in the fiber 3, in particular in the light-guiding Area, enters or exits from this. For example, as shown in FIG. 1B, a hollow core 27 terminates in the inner region 5A of the end surface 5. Since the diameter of the opening 16 is larger than the diameter of the inner region 5A, the light 7 substantially fails to interact with the hole member 15 the opening 16. It can be seen that the inner region 5A in the radial direction with the opening 16 overlapping, in particular completely overlapping, is arranged. In the exemplary arrangement shown in FIG. 1A, a central axis 21 of the inner region 5 A coincides with an axis of symmetry 22 of the end cap 11, and thus the circular opening 16. Moreover, the central axis 21 substantially corresponds to the direction of propagation of the light in the optical fiber 3, in particular in an end region thereof.
In Figur 1B erkennt man ferner einen Mantelbereich 5B der Endfläche 5 der Lichtleitfaser 3, der den inneren Bereich 5A umgibt. Der Mantelbereich 5B ist einer Mantelstruktur 3B zugeordnet, die der Lichtleitfaser 3 im Wesentlichen ihre mechanische Stabilität gibt. Die Mantelstruktur 3B wird durch eine Außenmantelseite der Lichtleitfaser 3 begrenzt. In Figur 1B ist der Außendurchmesser der Faser 3 im Vergleich zum Lochelement 15 zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt. In FIG. 1B, a cladding region 5B of the end face 5 of the optical fiber 3 which surrounds the inner region 5A can be seen. The cladding region 5B is associated with a cladding structure 3B, which essentially gives the optical fiber 3 its mechanical stability. The sheath structure 3B is bounded by an outer sheath side of the optical fiber 3. In Figure 1B, the outer diameter of the fiber 3 compared to the hole member 15 is shown enlarged for clarity.
Das Lochelement 15 ist an der Lichtleitfaser 3 derart befestigt, dass die Endfläche 5 der Lichtleitfaser 3 an der Anschlagsfläche 15C anliegt. Die Anschlagsfläche 15C ist zur Verdeutlichung in Figur 2B gestrichelt dargestellt. Sie grenzt auf einer Rückseite 15B der Lochplatte 15 beispielsweise an die Öffnung 16 an und erstreckt sich z.B. ringförmig bis zu einem dem Durchmesser der Lichtleitfaser 3 entsprechend Außendurchmesser. In der Ausführungsform gemäß Fig. 1A sind das Lochelement 15 und die Mantelstruktur 3B gasdicht miteinander im Bereich der Anschlagsfläche 15C verbunden. The hole member 15 is fixed to the optical fiber 3 such that the end surface 5 of the optical fiber 3 abuts against the abutment surface 15C. The stop surface 15C is shown in phantom for clarity in Figure 2B. It adjoins the opening 16 on a rear side 15B of the perforated plate 15, for example, and extends e.g. annular up to a diameter of the optical fiber 3 according to outer diameter. In the embodiment according to FIG. 1A, the hole element 15 and the shell structure 3B are connected to one another in a gas-tight manner in the area of the abutment surface 15C.
In alternativen Ausführungsformen erfolgt die Verbindung zwischen Endkappe und Lichtleitfaser nicht oder nicht ausschließlich im Bereich der Anschlagsfläche, so dass die Endfläche z.B. abschnittsweise an der Anschlagsfläche anliegt, im Falle einer gasdichten Verbindung diese jedoch wieder umlaufend um die Lichtleitfaser erfolgt. Die Anschlagsfläche ist dann derart ausgebildet, dass sie die räumliche Position von Lichtleitfaser und Endkappe mit vorgibt. In alternative embodiments, the connection between the end cap and the optical fiber does not occur or not exclusively in the area of the stop surface, so that the end face, e.g. partially abuts the stop surface, in the case of a gas-tight connection, however, this again around the optical fiber takes place. The abutment surface is then designed such that it defines the spatial position of the optical fiber and the end cap.
Die Ausmaße der Endkappe 11 sind derart gewählt, dass - beispielsweise im Falle einer Auskopplung von Licht 7 - die Strahlverbreiterung bis zum optischen Element 17 soweit stattfinden kann, dass die Intensität im vom Licht 7 durchstrahlten Bereich des optischen Elements 17 zu keiner Beschädigung des optischen Elements 17 während des Betriebs führt. Entsprechend bedingt die jeweilige Anwendung der Lichtleitfasereinheit 1, insbesondere die benötigte Leistungsdichte, den notwendigen Abstand zwischen dem Lochelement 15 und dem opti- sehen Element 17. Dabei ergibt sich der Abstand auch aus den jeweils vorliegenden optischen Bedingungen (Divergenz, Konvergenz) bei der Auskopplung bzw. Einkopplung. Zugleich mit dem Abstand ist der benötigten Mindestdurchmesser des optischen Elements 17 definiert. Beispielsweise liegt der Durchmesser des optischen Elements 17 im Bereich von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern und der Abstand zwischen dem Lochelement 15 und dem optischen Element 17 liegt im Bereich von einigen Zentimetern. The dimensions of the end cap 11 are chosen such that - for example, in the case of a coupling of light 7 - the beam broadening to the optical element 17 can take place so far that the intensity in the irradiated by the light 7 region of the optical element 17 to no damage to the optical element 17 during operation. Accordingly, the respective application of the optical fiber unit 1, in particular the required power density, requires the necessary distance between the hole element 15 and the optical fiber unit 1. see element 17. This results in the distance also from the respective existing optical conditions (divergence, convergence) in the coupling or coupling. At the same time with the distance of the required minimum diameter of the optical element 17 is defined. For example, the diameter of the optical element 17 is in the range of a few millimeters to a few centimeters and the distance between the hole member 15 and the optical element 17 is in the range of a few centimeters.
Wird der Hohlkörper 13 als zylinderförmiges Rohr ausgebildet, ist entsprechend auch der Mindestdurchmesser des Lochelements 15 gegeben. In alternativen Ausführungsformen kann der Hohlkörper 13 beispielsweise mit vom Faserende aus zunehmenden Durchmesser ausgebildet sein, sodass entsprechend das Lochelement 15 kleiner als das optische Element 17 ist. Allgemein werden das Lochelement 15 und das optische Element 17 an gegenüberliegenden Enden 19A, 19B des Hohlkörpers 13 angeordnet. If the hollow body 13 is formed as a cylindrical tube, the minimum diameter of the hole element 15 is correspondingly given. In alternative embodiments, the hollow body 13 may, for example, be formed with an increasing diameter from the fiber end, so that the hole element 15 is correspondingly smaller than the optical element 17. Generally, the hole member 15 and the optical element 17 are disposed at opposite ends 19A, 19B of the hollow body 13.
In einigen Ausführungsformen kann eine Innenseite 15A des Lochelements 15 in den Innenraum 11 A einfallendes Licht reflektieren, um zu verhindern, dass unerwünschtes, z.B. durch Rückreflexe oder Streuung entstandenes Licht in die Lichtleitfaser 3, insbesondere in den Mantelbereich 5B eingekoppelt wird. Beispielsweise kann die Innenseite 15A mit einer reflektierenden Beschichtung versehen werden. Ferner kann das optische Element 17 mit einer An- tireflexbeschichtung versehen sein. In some embodiments, an inner side 15A of the hole member 15 may reflect incident light into the inner space 11A to prevent unwanted, e.g. formed by back reflections or scattering light in the optical fiber 3, in particular in the cladding region 5B is coupled. For example, the inner side 15A may be provided with a reflective coating. Furthermore, the optical element 17 may be provided with an antireflective coating.
Ferner erkennt man in Figur 1 A Gaskontrolllöcher 25, die es erlauben, den Innenraum I IA kontrolliert mit Gas zu befüllen, unter (Über-/Unter-) Druck zu setzen oder zu spülen. Bevorzugt können die Gaskontrolllöcher 25 verschlossen werden, wenn ein gewünschter Füllungszustand des Innenraums 11 A, und damit z.B. einer Hohlraumstruktur 3A im Lichtleitfaser 3, vorliegt. Dies kann beispielsweise durch Aufschmelzen des Materials des Hohlkörpers 13 mit einem Laser, durch Verkleben oder durch mechanisches Abdichten erfolgen. Siehe hierzu auch die Beschreibung der Figur 3. Furthermore, it can be seen in Figure 1 A gas control holes 25, which allow the interior I IA controlled to fill with gas to put under (over- / under) pressure or flush. Preferably, the gas control holes 25 can be closed when a desired filling state of the inner space 11A, and thus e.g. a cavity structure 3A in the optical fiber 3, is present. This can be done for example by melting the material of the hollow body 13 with a laser, by gluing or by mechanical sealing. See also the description of FIG. 3.
Die in den Figuren 2A und 2B gezeigte Ausführungsform wird nachfolgend mit Blick auf die sich zu den Figuren 1A und 1B unterscheidenden Merkmale erläutert. Für gleiche oder ähnliche Elemente und deren Funktionen werden die entsprechenden Bezugszeichen verwendet und auf die vorausgehende Beschreibung verwiesen. Man erkennt in der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2A, dass das optische Element 17 als eine plan-parallele, das Licht 7 transmittierende, Platte 17B ausgeführt ist. Entsprechend passiert das Licht 7 das optische Element 17 im Wesentlichen unverändert. The embodiment shown in FIGS. 2A and 2B will be explained below with reference to the features different from those shown in FIGS. 1A and 1B. For identical or similar elements and their functions, the corresponding reference numerals are used and referred to the preceding description. It can be seen in the schematic sectional representation of FIG. 2A that the optical element 17 is designed as a plane-parallel plate 17B which transmits the light 7. Accordingly, the light 7 passes through the optical element 17 substantially unchanged.
Ferner kennt man in Figur 2A eine Ausführungsform der Öffnung 16 mit einem lichtdurchstrahlten (zylindrisch ausgebildeten) Abschnitt 16A und einem (zylindrisch ausgebildeten) Faserbefestigungsabschnitt 16C. Further, in Fig. 2A, an embodiment of the aperture 16 having a light irradiated (cylindrically shaped) portion 16A and a (cylindrically shaped) fiber attaching portion 16C is known.
Der Durchmesser des lichtdurchstrahlten Abschnitts 16A der Öffnung 16 ist so gewählt, dass das Licht 7 nicht auf das Lochelement 15 trifft und somit ungestört ein- oder ausgekoppelt werden kann. The diameter of the light-irradiated portion 16 A of the opening 16 is selected so that the light 7 does not hit the hole member 15 and thus can be coupled or disconnected undisturbed.
Der Faserbefestigungsabschnitt 16C ist dazu ausgebildet, einen Endabschnitt 23 der Lichtleitfaser 3 aufzunehmen. Er ist in Figur 2A entsprechend im Öffnungsdurchmesser größer (mindestens so groß wie der Durchmesser der Lichtleitfaser 3) als der Öffnungsdurchmesser des lichtdurchstrahlten Abschnitts 16A. The fiber attachment portion 16C is configured to receive an end portion 23 of the optical fiber 3. It is correspondingly larger in aperture diameter (at least as large as the diameter of the optical fiber 3) than the aperture diameter of the light-irradiated portion 16A in FIG. 2A.
Der Übergang vom Faserbefestigungsabschnitt 16C zum lichtdurchstrahlten Abschnitt 16A, in diesem Fall die in radialer Richtung verlaufende Einschnürung, bildet die Anschlagsfläche 15C, an der die Endfläche 5 der Lichtleitfaser 3 anliegt und beispielsweise mit der die Endfläche 5 im Mantelbereich 5B befestigt ist, insbesondere (glas-) verschweißt oder verklebt ist. The transition from the fiber attachment portion 16C to the light irradiated portion 16A, in this case the radially extending constriction, forms the abutment surface 15C against which the end surface 5 of the optical fiber 3 abuts and, for example, with which the end surface 5 is secured in the sheath region 5B, in particular (FIG -) is welded or glued.
Ferner kann der Faserbefestigungsabschnitt 16C der Öffnung 16 auf der Innenseite mit der Außenmantelseite des Endabschnitts 23 der Lichtleitfaser 3 verbunden sein. Further, the fiber attachment portion 16C of the opening 16 on the inner side may be connected to the outer shell side of the end portion 23 of the optical fiber 3.
Dies stellt eine Maßnahme zur weiteren Stabilisierung der Befestigung der Endkappe 11 an der Lichtleitfaser 3 dar, denn üblicherweise haben Lichtleitfasern einen Außendurchmesser von einigen wenigen 100 μιη, sodass die mechanische Verbindung zwischen Faser und Endkappe entsprechend vorsichtig handzuhaben ist. This is a measure to further stabilize the attachment of the end cap 11 to the optical fiber 3, because usually optical fibers have an outer diameter of a few 100 μιη, so that the mechanical connection between the fiber and end cap is to handle accordingly carefully.
Alternativ oder zusätzlich zur Befestigung des Lochelements 5 an der Mantelstruktur 3B im Mantelbereich 5B der Endfläche 5 ermöglicht die Ausführungsform der Figur 2A somit eine Befestigung an der Außenmantelseite im Endabschnitt 23 der Lichtleitfaser 3. Die Lichtleitfaser 3 kann somit großflächiger mit dem Lochelement 15 verbunden werden, wodurch der Übergang vom Endabschnitt 23 der Lichtleitfaser 3 zur Endkappe 11 hin stabiler ausgeführt werden kann. Alternatively or in addition to the attachment of the hole member 5 to the shell structure 3B in the cladding region 5B of the end surface 5, the embodiment of Figure 2A thus allows attachment to the outer shell side in the end portion 23 of the optical fiber 3. The optical fiber 3 can thus be connected to the hole member 15 over a larger area, causing the Transition from the end portion 23 of the optical fiber 3 to the end cap 11 towards stable can be performed.
Alternativ oder zusätzlich kann ferner die Außenmantelseite des Endabschnitts 23 der Lichtleitfaser 3 in Form einer (z.B. gasdichten umlaufenden) Kehlverbindung mit der Rückseite 15B des Lochelements 15 verbunden sein. Alternatively or additionally, furthermore, the outer shell side of the end portion 23 of the optical fiber 3 may be connected to the rear side 15B of the hole member 15 in the form of a (e.g., gas-tight circumferential) fillet joint.
In Fig. 2A erkennt man, dass der innere Bereich 5A nicht nur in radialer Richtung (hier quer zur Ausdehnungsrichtung/Symmetrieachse der Öffnung) mit der Öffnung 16 überlappend angeordnet ist, sondern auch in axialer Richtung (hier entlang der Ausdehnungsrichtung/Symmetrieachse der Öffnung) mit der Öffnung 16 überlappend angeordnet ist. Somit überlappt der innere Bereich 5A vollständig mit der Öffnung 16 und nimmt somit auch hier in allen drei Raumrichtungen eine durch die Anschlagsfläche 15B definierte und fixierte Lage ein. In FIG. 2A it can be seen that the inner region 5A is overlapping with the opening 16 not only in the radial direction (here transverse to the direction of expansion / axis of symmetry of the opening), but also in the axial direction (here along the direction of extension / axis of symmetry of the opening). is arranged overlapping with the opening 16. Thus, the inner region 5A completely overlaps with the opening 16 and thus also here assumes a position defined and fixed in all three spatial directions by the abutment surface 15B.
Bei einer gasdichten Verbindung (z.B. durch Laserverschweißen der Komponenten) kann der Innenraum I IA zuverlässig hermetisch gegen die Umgebung abgedichtet werden, mit Ausnahme der fluiden Verbindung zu der Hohlraumstruktur 3A (und optional den Gaskontrolllöchern 25). Wie nachfolgend beschrieben kann die Hohlraumstruktur 3A sowohl einen Hohlkern der Lichtleitfaser 3 als auch eine Lochmantelstruktur umfassen. In a gas tight connection (e.g., by laser welding of the components), the interior IA can be reliably hermetically sealed against the environment except for fluid communication with the cavity structure 3A (and optionally the gas control holes 25). As described below, the cavity structure 3A may include both a hollow core of the optical fiber 3 and a hole cladding structure.
Die abschnittsweise zylinderförmige Ausführung der Öffnung 16 mit den beiden unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern erkennt man ferner in der Schnittansicht der Figur 2B, wobei der Öffnungsdurchmesser des lichtdurchstrahlten Abschnitts 16A dem durchgezogenen Kreis der Öffnung 16 entspricht und der Öffnungsdurchmesser des Faserbefestigungsabschnitts 16C dem gestrichelten, die Lichtleitfaser 3 begrenzenden, Kreis entspricht. Im dazwischenliegenden, gestrichelten Bereich liegt die Anschlagsfläche 15C, die hier beispielhaft den inneren Bereich 5A ringförmig vollständig umgibt. 2B, wherein the opening diameter of the light-irradiated portion 16A corresponds to the solid circle of the opening 16 and the opening diameter of the fiber attachment portion 16C to the dashed, the optical fiber 3 bounding, Circle corresponds. In the intermediate, dashed area is the abutment surface 15C, which surrounds here by way of example the inner region 5A annular completely.
Hinter dem lichtdurchstrahlten Abschnitt 16A ist in Figur 2B eine Faserendfläche einer mikrostrukturierten Glasfaser mit einer Hohlraumstruktur 3A angedeutet (z.B. eine photonische Kristallfaser). So erkennt man zentral den Hohlkern 27 (insbesondere eine schematisch angedeutete runde Mündungsöffnung des lichtführenden Bereichs der Lichtleitfaser 3), der von einer Lochmantelstruktur 29 umgeben ist. Die Lochmantelstruktur 29 ist eine angeordnete Struktur von den Hohlkern 27 umgebenen Kanälen, die ein Führen des Lichts im Hohlkern 27 bewirken. In Figur 2B sind die Enden der Kanäle der Lochmantelstruktur 29 schematisch durch Punkte dargestellt. Gemäß der Ausführung in Figur 2B wird nicht nur der Zugang des Hohlkern 27 auf der Endfläche 5 von der Öffnung 16 frei gehalten, und zwar in seiner vollständigen Querschnittsfläche, sondern auch die Zugänge der Lochmantelstruktur 29 werden von der Öffnung (16) - in diesem Fall ebenfalls vollständig - frei gehalten. 2B, a fiber end surface of a microstructured glass fiber having a cavity structure 3A (eg a photonic crystal fiber) is indicated behind the light-irradiated section 16A. Thus, one can see centrally the hollow core 27 (in particular a schematically indicated round orifice of the light-conducting region of the optical fiber 3), which is surrounded by a perforated shell structure 29. The hole jacket structure 29 is a arranged Structure surrounded by the hollow core 27 channels, which cause a guiding of the light in the hollow core 27. In FIG. 2B, the ends of the channels of the perforated jacket structure 29 are schematically represented by dots. According to the embodiment of Figure 2B, not only is the access of the hollow core 27 on the end face 5 clear of the opening 16, in its full cross-sectional area, but also the accesses of the perforated shell structure 29 from the opening (16) - in this case also completely - kept free.
Wie man anhand der Figuren 2A und 2B erkennt, ist der Durchmesser des lichtdurchstrahlten Abschnitts 16A der Öffnung 16 größer als ein (Außen-) Durchmesser der Lochmantelstruktur 29. Dies gewährleistet, dass das ein-/austretende Licht zum einen nicht gestört wird und dass die mikrostrukturierte Faser, insbesondere die gesamte Hohlraumstruktur 3A (Hohlkern 27 und Lochmantelstruktur 29), in fluider Verbindung mit dem Innenraum 11 A steht. As can be seen with reference to FIGS. 2A and 2B, the diameter of the light-irradiated portion 16A of the opening 16 is greater than an (outer) diameter of the perforated shell structure 29. This ensures that the incoming / outgoing light is not disturbed on the one hand and that the microstructured fiber, in particular the entire cavity structure 3A (hollow core 27 and perforated shell structure 29), in fluid communication with the interior 11 A is.
So kann das sich in der Hohlraumstruktur 3A befindliche Gas beispielsweise über die Gaskontrolllöcher 25 bezüglich Zusammensetzung und Druckkontrolliert werden. Hierzu sind wie im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 A und 1B in der Endkappe 11 mehrere Gaskontrolllöcher 25 (in diesem Fall beispielhaft im Hohlkörper 13) vorgesehen. Durch die Gaskontrolllöcher 25 besteht eine fluide Verbindung von außen zum Innenraum I IA zum Einstellen von Gasparametern in der Lichtleitfasereinheit 1 und insbesondere in der Hohlraumstruktur 3A der Lichtleitfaser 3. For example, the gas in the cavity structure 3A may be controlled for composition and pressure through the gas control holes 25, for example. For this purpose, as in the embodiment of Figures 1 A and 1B in the end cap 11 a plurality of gas control holes 25 (in this case, for example, in the hollow body 13) are provided. Through the gas control holes 25 there is a fluid connection from the outside to the interior IA to adjust gas parameters in the optical fiber unit 1 and in particular in the cavity structure 3A of the optical fiber 3.
In alternativen Ausführungsformen können die Zugänge der Lochmantelstruktur 29 nur teilweise oder an nur einem Ende der Faser freigehalten werden, wenn dies z.B. die optische Ein- oder Auskopplung nicht stört und die Gasparameter noch entsprechend eingestellt werden können. In alternative embodiments, the accesses of the perforated sheath structure 29 may be kept free only partially or at only one end of the fiber, e.g. the optical coupling or decoupling does not interfere and the gas parameters can still be adjusted accordingly.
Ähnlich der Stabilisierung durch den Faserbefestigungsabschnitt 16C kann allgemein eine Rückwand oder auch eine, auf den Bereich um die Lichtleitfaser 3 beschränkte Struktur als Stützelement oder Stützplatte dienen. Letztere kann beispielsweise ringförmig im Übergangsbereich von der Lichtleitfaser zur Endkappe vorgesehen werden. Similar to the stabilization by the fiber attachment portion 16C, a back wall or a structure limited to the area around the optical fiber 3 may generally serve as a support member or support plate. The latter can be provided, for example, annular in the transition region from the optical fiber to the end cap.
In der Ausführungsform der Figur 2C erkennt man eine derartige Maßnahme zur weiteren Stabilisierung der Befestigung der Endkappe 11 an der Lichtleitfaser 3. Dabei ist zusätzlich zur Befestigung des Lochelements 5 an der Mantelstruktur 3B im Mantelbereich 5B der End- fläche 5 eine Rückwand 30 auf einer Rückseite 15B des Lochelements 15 vorgesehen. Die Rückwand 30 ist fest mit dem Außenumfang der Lichtleitfaser 3 verbunden und stabilisiert somit den Endabschnitt 23 der Lichtleitfaser 3 zur Endkappe 11. In the embodiment of FIG. 2C, such a measure can be seen to further stabilize the attachment of the end cap 11 to the optical fiber 3. In addition to the attachment of the hole element 5 to the shell structure 3B in the jacket region 5B, the end surface 5 a rear wall 30 on a rear side 15 B of the hole member 15 is provided. The rear wall 30 is fixedly connected to the outer periphery of the optical fiber 3 and thus stabilizes the end portion 23 of the optical fiber 3 to the end cap 11.
Die Rückwand 30 erlaubt es, dass die Faserendfiäche 5 durch sie hindurchtritt und an der Anschlagsfläche 15C anliegt. The back wall 30 allows the fiber end surface 5 to pass therethrough and abut against the abutment surface 15C.
Ferner ist die Rückwand 30 mit dem Hohlkörper 13 im gezeigten Ausführungsbeispiel im Außenbereich verbunden. Das Lochelement 15 kann (aber muss nicht) an seiner Rückseite mit der Rückwand 30 verbunden werden oder an seinem Außenumfang mit dem Hohlkörper 13 verbunden werden. Bevorzugt wird jedoch gewährleistet, dass der Innenraum 11A hermetisch bezüglich der Lichtleitfaser 3 abgedichtet ist, mit Ausnahme der fluiden Verbindung zur Hohlraumstruktur 3A (und optional zu den Gaskontrolllöchern 25). Wie zuvor beschrieben kann die Hohlraumstruktur 3A sowohl einen Hohlkern der Lichtleitfaser 3 als auch eine Lochmantelstruktur umfassen. Furthermore, the rear wall 30 is connected to the hollow body 13 in the illustrated embodiment in the outer region. The hole element 15 may (but need not) be connected at its back to the rear wall 30 or be connected at its outer periphery to the hollow body 13. Preferably, however, it is ensured that the inner space 11A is hermetically sealed with respect to the optical fiber 3, with the exception of the fluid connection to the cavity structure 3A (and optionally to the gas control holes 25). As described above, the cavity structure 3A may include both a hollow core of the optical fiber 3 and a hole cladding structure.
Ferner erkennt man in Figur 2C eine abschnittsweise zylindrische und konische Ausführungsform der Öffnung 16. Diese Ausführungsform stellt sicher, dass das Licht 7 nicht auf das Lochelement 15 trifft, indem sich die Öffnung 16 in einem konischen Abschnitt 16B in Richtung zum Innenraum I IA hin öffnet. Furthermore, in FIG. 2C, a sectionally cylindrical and conical embodiment of the opening 16 can be seen. This embodiment ensures that the light 7 does not strike the hole element 15, as the opening 16 in a conical section 16B opens in the direction of the interior space IA ,
Der Vollständigkeit halber wird angemerkt, dass verschiedene Aspekte der beispielhaften Ausführungsformen in unterschiedlicher Art und Weise kombiniert werden können. Beispielsweise kann die Fokussierlinse im Aufbau der Figuren 2A und 2C eingesetzt werden oder die konische Öffnungsform kann im Aufbau der Figuren 1 A und 2A verwendet werden. Ferner kann die Gaskontrollöffnung im Lochelement, der Rückwand oder dem optischen Element vorgesehen werden. For the sake of completeness, it is noted that various aspects of the exemplary embodiments may be combined in different ways. For example, the focusing lens in the structure of Figures 2A and 2C can be used or the conical opening shape can be used in the structure of Figures 1A and 2A. Furthermore, the gas control opening may be provided in the hole element, the rear wall or the optical element.
Fig. 3 verdeutlicht die Umsetzung eines Verfahrens zum Einstellen fester Betriebsparameter bei der Lichtleitfasereinheit 1 mit jeweils einer Endkappe 11 an jedem Ende, die hier beispielhaft gemäß der Ausführungsform der Figuren 1 A und 1B aufgebaut sind. Fig. 3 illustrates the implementation of a method for setting fixed operating parameters in the optical fiber unit 1, each with an end cap 11 at each end, which are constructed here by way of example according to the embodiment of Figures 1 A and 1B.
Zur Einstellung der Gasparameter befindet sich die Lichtleitfasereinheit 1 in einer definierten Umgebung (beispielhaft dargestellt anhand eines schematischen Gehäuses 31) mit einstellba- ren Gasparametern, d. h., mit einstellbaren Gasarten (z.B. Luft oder Schutzgas) und mit einstellbaren Druck (z.B. Vakuum bis mehrere Bar Überdruck). Figur 3 verdeutlicht die Einstellung der Gasparameter anhand einer Gaseinheit 33. For setting the gas parameters, the optical fiber unit 1 is in a defined environment (illustrated by way of example with reference to a schematic housing 31) with adjustable base. ren gas parameters, ie, with adjustable gas types (eg air or inert gas) and with adjustable pressure (eg vacuum to several bar overpressure). FIG. 3 clarifies the setting of the gas parameters by means of a gas unit 33.
Der gewünschte Gaszustand kann im Gehäuse 31 und damit in der Lichtleitfasereinheit 1 eingestellt werden. Beispielsweise kann das Gehäuse 31 zuerst weitgehend evakuiert werden, bevor es mit einem ausgewählten Gas bei einem spezifischen Gasdruck geflutet wird. Dies kann beispielsweise unter definierter Einkopplung von Laserlicht in die Lichtleitfasereinheit 1 erfolgen (nicht gezeigt), um die gewünschten optischen Parameter der Lichtleitfasereinheit 1 kontrolliert einstellen zu können. The desired gas state can be set in the housing 31 and thus in the optical fiber unit 1. For example, the housing 31 may first be substantially evacuated before it is flooded with a selected gas at a specific gas pressure. This can be done, for example, under defined coupling of laser light into the optical fiber unit 1 (not shown) in order to be able to set the desired optical parameters of the optical fiber unit 1 in a controlled manner.
Ist der gewünschte Gaszustand stationär in der Lichtleitfasereinheit 1 , können die Gaskontrolllöcher 25 beispielsweise durch Verschmelzen mit einem Laserstrahl 35 verschlossen werden. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 31 beispielsweise mit einem Fenster 37 zum Einstrahlen des Laserstrahls 35 auf die Gaskontrolllöcher 25 versehen. In Figur 3 erkennt man schematisch beispielhaft Schmelzzonen 39 am Eingang der verschiedenen Gaskontrolllöcher 25. If the desired gas state is stationary in the optical fiber unit 1, the gas control holes 25 can be closed, for example, by fusing with a laser beam 35. For this purpose, the housing 31 is provided, for example, with a window 37 for irradiating the laser beam 35 onto the gas control holes 25. FIG. 3 diagrammatically shows, by way of example, melting zones 39 at the inlet of the various gas control holes 25.
Die Herstellung einer Lichtleitfasereinheit mit mindestens einem konfigurierten Faserende einer Lichtleitfaser umfasst allgemein das Anbringen der hohlen Endkappe 11 an der Endfläche 5 der Lichtleitfaser 3, wobei die Endfläche 5 einen inneren Bereich 5A aufweist, und das Positionieren des Lochelements 15 derart bezüglich der Lichtleitfaser 3, dass die Endfläche 5 der Lichtleitfaser 3 an der Anschlagsfläche 15C anliegt. Dadurch kann das Licht 7 durch das optische Element 17, einen Innenraum 11A der Endkappe 11 und die Öffnung 16 in die Lichtleitfaser 3 eingekoppelt oder aus dieser ausgekoppelt werden. Manufacturing an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber generally includes attaching the hollow end cap 11 to the end surface 5 of the optical fiber 3, the end surface 5 having an inner region 5A, and positioning the hole member 15 with respect to the optical fiber 3 the end surface 5 of the optical fiber 3 abuts against the abutment surface 15C. As a result, the light 7 can be coupled into or out of the optical fiber 3 through the optical element 17, an inner space 11A of the end cap 11 and the opening 16.
Beispielsweise kann eine vollständig zusammengesetzte Endkappe 11 an die Lichtleitfaser 3 angebracht werden. Alternativ kann zuerst nur das Lochelement 15 an der Faserendfläche 5 befestigt werden und anschließend können, z.B. unter sorgfältiger Ausrichtung des optischen Elements, die weiteren Komponenten der Endkappe angebracht werden. In beiden Herstellungsverfahren kann das optische Element bezüglich des Faserendes z.B. mit Hilfe von Anschlägen ausgerichtet werden. For example, a fully assembled end cap 11 may be attached to the optical fiber 3. Alternatively, at first, only the hole member 15 may be fixed to the fiber end surface 5, and then, e.g. with careful alignment of the optical element, the other components of the end cap are attached. In both manufacturing methods, the optical element may be oriented with respect to the fiber end e.g. be aligned with the help of stops.
Beispielhafte Materialien für die Komponenten der Endkappe sind verschiedene Glas-Arten, wie Quarzglas und BK7-Glas, oder Saphir etc., die z.B. ein Laserverschweißen ermöglichen. Werden insbesondere gleiche bzw. gleichartige Materialien für die verschiedenen Komponenten verwendet, kann die Endkappe als monolithisch betrachtet werden und hat bevorzugt für die verschiedenen Komponenten gleiche oder im Wesentlichen gleiche Ausdehnungskoeffizienten und/oder Wärmeleitfähigkeiten. Insbesondere im Fall von Laserglasschweißen können die verschiedenen optischen Elemente zuerst zueinander ausgerichtet werden, wobei beispielsweise ein Justage-Lichtstrahl zur Überprüfung der richtigen Ausrichtung verwendet werden kann. Dann werden die verschiedenen Komponenten miteinander verschweißt. Insbesondere Glas-Glas- Verschweißungen gewährleisten eine ausreichende Gasdichtigkeit bei entsprechender Festigkeit ohne Fremdmaterialien wie Klebstoffe einzubringen, die das eingestellte Gasgemisch im Inneren der Endkappe und im Hohlkern durch Ausgasungsprozesse unerwünschter Weise verändern können. Exemplary materials for the components of the end cap are various types of glass, such as quartz glass and BK7 glass, or sapphire, etc., which allow laser welding, for example. In particular, if identical or similar materials are used for the various components, the end cap can be considered monolithic and preferably has the same or essentially the same coefficients of expansion and / or thermal conductivities for the different components. Particularly in the case of laser glass welding, the various optical elements can first be aligned with each other, for example, an adjustment light beam can be used to verify the correct orientation. Then the different components are welded together. In particular glass-glass welds ensure sufficient gas tightness with appropriate strength without introducing foreign materials such as adhesives that can change the set gas mixture inside the end cap and in the hollow core by Ausgasungsprozesse undesirable manner.
Hierin wird für eine auf einer gasdichten Verbindung basierende Endkappe der Aspekt „gasdicht" derart verstanden, dass die Leckrate vom Innenraum der Endkappe nach außen kleiner ist als die Leckrate vom Hohlkern der Faser durch den Fasermantel nach außen. In anderen Worten ist die Leckrate der Faser größer als die der Endkappe. Somit ist allgemein eine Endkappe gasdicht, wenn sie im Wesentlichen nicht das limitierende Element bzgl. Gasdichtigkeit der Lichtleitfasereinheit darstellt. Herein, for a gas-tight connection-based end cap, the aspect "gas-tight" is understood to mean that the leakage rate from the inside of the end cap to the outside is smaller than the leaking rate from the hollow core of the fiber through the fiber sheath to the outside Thus, in general, an end cap is gas tight unless it is essentially the limiting element to the gas tightness of the fiber optic unit.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Öffnung des Lochelements und das optische Element in einem Strahlengang des in die Lichtleitfaser eintretenden oder austretenden Lichts angeordnet. Insbesondere verläuft dabei der Strahlengang ohne jede optische Ablenkung im Innenraum der Endkappe. In alternativen Ausführungsformen kann eine Faltung oder Umlenkung des Strahlengangs im Innenraum mit einer Spiegelanordnung erfolgen. Beispielsweise kann ein Ablenkung um z.B. 90° erfolgen, so dass das Licht seitlich durch die Endkappe tritt. In the exemplary embodiments illustrated, the opening of the hole element and the optical element are arranged in a beam path of the light entering or leaving the optical fiber. In particular, the beam path runs without any optical deflection in the interior of the end cap. In alternative embodiments, a folding or deflection of the beam path in the interior can take place with a mirror arrangement. For example, a deflection of e.g. 90 °, so that the light passes laterally through the end cap.
In einigen Ausführungsformen kann die Endkappe (einige ihrer Komponenten) auch verklebt werden. So können beispielsweise das Lochelement 15 und der Hohlkörper 13 aus Metall bestehen, wobei dann ein gasdichtes Verbinden zwischen dem Lochelement 15 und dem Mantelbereich 5B der Lichtleitfaser 3 mit entsprechenden Verklebungen zu gewährleistet ist. In some embodiments, the end cap (some of its components) may also be glued. Thus, for example, the hole member 15 and the hollow body 13 may be made of metal, in which case a gas-tight connection between the hole member 15 and the cladding region 5B of the optical fiber 3 is ensured with corresponding bonds.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenba- rung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe. It is explicitly emphasized that all features disclosed in the description and / or the claims are considered separate and independent of each other for the purpose of the original disclosure. tion as well as for the purpose of limiting the claimed invention, regardless of the combinations of features in the embodiments and / or the claims to be considered. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as a limit of a range indication.

Claims

Patentansprüche claims
1. Lichtleitfasereinheit ( 1 ) mit 1. Optical fiber unit (1) with
einer Lichtleitfaser (3), die einen lichtführenden Bereich (27) und an einem Faserende eine Endfläche (5) zur Einkopplung von Licht (7) in den lichtführenden Bereich (27) oder Auskopplung von Licht (7) aus dem lichtführenden Bereich (27) aufweist, wobei das Licht (7) durch einen inneren Bereich (5A) der Endfläche (5) in die Lichtleitfaser (3) eintritt oder aus dieser austritt, und  an optical fiber (3) which has a light-guiding region (27) and at one fiber end an end surface (5) for coupling light (7) into the light-guiding region (27) or coupling light (7) out of the light-guiding region (27) wherein the light (7) enters or leaves the optical fiber (3) through an inner region (5A) of the end surface (5), and
einer hohlen Endkappe (11) mit einem Lochelement (15), das eine Anschlagsfläche (15C) und eine Öffnung (16) aufweist, und einem optischen Element (17), wobei  a hollow end cap (11) having a hole member (15) having a stopper surface (15C) and an opening (16) and an optical element (17), wherein
das Lochelement an der Lichtleitfaser (3) derart befestigt ist, dass die Endfläche (5) der Lichtleitfaser (3) an der Anschlagsfiäche (15C) anliegt und das Licht (7) aus der hohlen Endkappe (11) durch die Öffnung (16) in den lichtführenden Bereich (27) einkoppelbar oder aus dem lichtführenden Bereich (27) durch die Öffnung (16) in die hohle Endkappe (11) auskoppelbar ist.  the hole member is fixed to the optical fiber (3) such that the end surface (5) of the optical fiber (3) abuts against the stop surface (15C) and the light (7) from the hollow end cap (11) passes through the opening (16) the light-conducting region (27) can be coupled in or out of the light-guiding region (27) through the opening (16) in the hollow end cap (11) can be coupled out.
2. Lichtleitfasereinheit (1) nach Anspruch 1, wobei 2. Optical fiber unit (1) according to claim 1, wherein
die Lichtleitfaser (3) eine den lichtführenden Bereich (27) umfassende Hohlraumstruktur (3A), welche an der Endfläche (5) im inneren Bereich (5A) endet, und eine Mantelstruktur (3B), der ein den inneren Bereich (5A) umgebenden Mantelbereich (5B) der Endfläche (5) zugeordnet ist, aufweist und  the optical fiber (3) has a cavity structure (3A) comprising the light guiding region (27) which terminates at the end surface (5) in the inner region (5A), and a cladding structure (3B) having a cladding region surrounding the inner region (5A) (5B) is associated with the end face (5), and
das Lochelement (15) derart an der Lichtleitfaser (3) befestigt ist, dass ein Innenraum (11 A) der hohlen Endkappe (11) mit der Hohlraumstruktur (3A) in der Lichtleitfaser (3) durch die Öffnung (16) des Lochelements (15) fluid verbunden ist.  the hole member (15) is fixed to the optical fiber (3) such that an inner space (11A) of the hollow end cap (11) having the cavity structure (3A) in the optical fiber (3) passes through the opening (16) of the hole member (15 ) fluid is connected.
3. Lichtleitfasereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei 3. optical fiber unit (1) according to claim 1 or 2, wherein
die Endfläche (5) der Lichtleitfaser (3) an der Anschlagsfiäche (15C) des Lochelements (15) und/oder  the end face (5) of the optical fiber (3) on the abutment surface (15C) of the hole member (15) and / or
die Mantelstruktur (3B), insbesondere die Außenmantelseite der Lichtleitfaser (3), an einer Innenseite eines Faserbefestigungsabschnitts (16C) der Öffnung (16) und/oder  the sheath structure (3B), in particular the outer sheath side of the optical fiber (3), on an inner side of a fiber attachment portion (16C) of the opening (16) and / or
die Mantelstruktur (3B), insbesondere eine Außenmantelseite der Lichtleitfaser (3), am Lochelement (15), insbesondere an einer Rückseite (15B) des Lochelements (15) über eine Kehlverbindung,  the jacket structure (3B), in particular an outer jacket side of the optical fiber (3), on the hole element (15), in particular on a rear side (15B) of the hole element (15) via a fillet connection,
befestigt ist, insbesondere (glas-) verschweißt oder verklebt ist. is attached, in particular (glass) welded or glued.
4. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 4. optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
der lichtführende Bereich (27) der Lichtleitfaser (3) als Hohlkern ausgebildet ist, dessen Zugang von der Öffnung (16) frei gehalten wird, und/oder  the light-guiding region (27) of the optical fiber (3) is designed as a hollow core whose access from the opening (16) is kept free, and / or
wobei die Hohlraumstruktur (3A) ferner eine Lochmantelstruktur (29) umfasst, die zwischen dem lichtführenden Bereich (27) der Lichtleitfaser (3) und der Mantelstruktur (3B) angeordnet ist und an der Endfläche (5) im inneren Bereich (5A) endet, und  the cavity structure (3A) further comprising a hole cladding structure (29) disposed between the light guiding portion (27) of the optical fiber (3) and the cladding structure (3B) and terminating at the end surface (5) in the inner region (5A), and
wobei insbesondere der Zugang zur Lochmantelstruktur (29) von der Öffnung (16) frei gehalten wird.  in particular, the access to the perforated shell structure (29) from the opening (16) is kept free.
5. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 5. optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
das Lochelement (15) aus einem mit der Lichtleitfaser (3), insbesondere der Mantelstruktur (3B), verschweißbaren Material wie Glas, z.B. Quarzglas oder BK7-Glas, oder Saphir, besteht.  the hole element (15) consists of a material which can be welded to the optical fiber (3), in particular the sheath structure (3B), such as glass, e.g. Quartz glass or BK7 glass, or sapphire.
6. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 6. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
die Endkappe (11) einen Hohlkörper (13), das Lochelement (15) mit der Öffnung (16) und das, insbesondere für von der Lichtleitfaser (3) zu führendes Licht transparente, optische Element (17) umfasst, und  the end cap (11) comprises a hollow body (13), the hole element (15) with the opening (16) and the optical element (17), in particular transparent to the light guide fiber (3), and
wobei insbesondere das Lochelement (15) und das optische Element (17) an gegenüberliegenden Enden (19A, 19B) des Hohlkörpers (13) mit dem Hohlkörper (13) verbunden sind.  wherein in particular the hole element (15) and the optical element (17) at opposite ends (19A, 19B) of the hollow body (13) are connected to the hollow body (13).
7. Lichtleitfasereinheit (1) nach Anspruch 6, wobei 7. optical fiber unit (1) according to claim 6, wherein
der Hohlkörper (13), das Lochelement (15) und/oder das optische Element (17) aus miteinander verschweißbaren Materialien wie Glas, z.B. Quarzglas oder BK7-Glas, oder Saphir, bestehen und miteinander verbunden sind, insbesondere (glas-) verschweißt, oder verklebt sind.  the hollow body (13), the hole element (15) and / or the optical element (17) are made of materials which can be welded together, such as glass, e.g. Quartz glass or BK7 glass, or sapphire, and are interconnected, in particular (glass) welded, or glued.
8. Lichtleitfasereinheit (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei 8. optical fiber unit (1) according to claim 6 or 7, wherein
der Hohlkörper (13) rohrförmig, insbesondere mit einem kreisförmigen oder mehreckigen Querschnitt, ausgebildet ist, und/oder  the hollow body (13) is tubular, in particular with a circular or polygonal cross-section, and / or
wobei eine Länge des Hohlkörpers (13) derart ist, dass aus dem inneren Bereich (5A) austretendes Licht (7) sich im Innenraum (HA) derart aufweitet, dass das optische Element (17) mit einer Intensität durchtreten wird, die unterhalb einer Zerstörschwellenintensität des optischen Elements (17 liegt, und/oder wherein a length of the hollow body (13) is such that light (7) emerging from the inner region (5A) expands in the inner space (HA) in such a way that the optical element (17) with an intensity which is below a damage threshold intensity of the optical element (17), and / or
wobei im Fall eines als Fokussierlinse ausgebildeten optischen Elements (17) die Länge des Hohlkörpers (13) im Bereich der Fokuslänge der Fokussierlinse liegt, sodass die Lichtleitfasereinheit (1) mit einem kollimierten Eingangsstahl und/oder einem kollimierten Ausgangsstrahl betreibbar ist.  wherein, in the case of an optical element (17) designed as a focusing lens, the length of the hollow body (13) is within the focal length of the focusing lens so that the optical fiber unit (1) is operable with a collimated input beam and / or a collimated output beam.
9. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 9. optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
das optische Element (17) als plan-parallele Platte (17B), Keil, Linse (17A), diffraktives optisches Element, Wellenplatte oder Axicon ausgebildet ist.  the optical element (17) is designed as a plane-parallel plate (17B), wedge, lens (17A), diffractive optical element, wave plate or axicon.
10. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 10. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
die Lichtleitfasereinheit (1) gasdicht ausgebildet ist und  the optical fiber unit (1) is gas-tight and
wobei insbesondere Komponenten der Lichtleitfasereinheit (1), insbesondere das Lochelement (15) und die Lichtleitfaser (3), und/oder Komponenten der Endkappe (11), insbesondere der Hohlkörper (13), das Lochelement (15) und/oder das optische Element (17), miteinander gasdicht verbunden sind, insbesondere gasdicht (glas-) verschweißt oder gasdicht verklebt sind.  in particular components of the optical fiber unit (1), in particular the hole element (15) and the optical fiber (3), and / or components of the end cap (11), in particular the hollow body (13), the hole element (15) and / or the optical element (17) are connected to each other gas-tight, in particular gas-tight (glass) welded or glued gas-tight.
11. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 11. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
das Lochelement (15) plattenförmig, insbesondere als kreisrunde Scheibe, in der die Öffnung (16) zentral angeordnet ist, ausgebildet ist und/oder  the hole element (15) plate-shaped, in particular as a circular disc in which the opening (16) is arranged centrally, is formed and / or
wobei die Öffnung (16) als zylinderförmiges Loch (16A) oder als sich in Richtung des Innenraums (11 A) im Durchmesser vergrößerndes, insbesondere konisch öffnendes, Loch (16B) ausgebildet ist und/oder  wherein the opening (16) as a cylindrical hole (16 A) or as in the direction of the interior (11 A) in diameter enlarging, in particular conically opening hole (16 B) is formed and / or
wobei eine Zentralachse (21) des inneren Bereichs (5A) entlang einer Symmetrieachse (22) der Endkappe (11) ausgerichtet ist.  wherein a central axis (21) of the inner region (5A) is aligned along an axis of symmetry (22) of the end cap (11).
12. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 12. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
die Öffnung (16) im Durchmesser mindestens so groß ist wie ein Durchmesser des licht- führenden Bereichs (27) und insbesondere so groß ist wie ein Durchmesser der Lochmantelstruktur (29) und/oder  the opening (16) is at least as large in diameter as a diameter of the light-guiding region (27) and in particular as large as a diameter of the perforated shell structure (29) and / or
wobei die Öffnung (16) im Durchmesser kleiner als 1 mm, insbesondere kleiner als 500 μιη, ist, und beispielsweise im Bereich von 50 μιη bis 500 μιη liegt, und/oder wobei zumindest ein die Öffnung (16) umgebender Bereich einer Innenseite (15A) des Lochelements (15), insbesondere im Bereich der für die Lichtleitfaser (3) vorgesehenen Wellenlänge, reflektierend ausgebildet, insbesondere reflektierend beschichtet, ist. wherein the opening (16) in diameter is less than 1 mm, in particular less than 500 μιη, and is for example in the range of 50 μιη to 500 μιη, and / or wherein at least one of the opening (16) surrounding region of an inner side (15A) of the hole member (15), in particular in the region of the light guide fiber (3) provided for wavelength, reflective coated, in particular reflective coated.
13. Lichtleitfasereinheit ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 13. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
die Endkappe (11) ferner eine Rückwand (30) aufweist, die hinsichtlich des Innenraums (11A) auf einer Rückseite (15B) des Lochelements (15) angeordnet ist und die mit einer Au- ßenmantelseite der Lichtleitfaser (3) und dem Hohlkörper (13) und/oder dem Lochelement (15), insbesondere gasdicht, verbunden ist.  the end cap (11) further has a rear wall (30), which is arranged with respect to the inner space (11A) on a rear side (15B) of the hole element (15) and with an outer sheath side of the optical fiber (3) and the hollow body (13 ) and / or the hole element (15), in particular gas-tight, is connected.
14. Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 14. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
mindestens ein Gaskontrollloch (25) in der Endkappe (11) vorgesehen ist, dass die Umgebung mit dem Innenraum (11 A) fluid verbindet, wobei das Gaskontrollloch (25) insbesondere einen Öffnungsdurchmesser aufweist, der, beispielsweise mittels Laser-basierter Materialbearbeitung wie Laseraufschmelzen, verschließbar ist, und/oder  at least one gas control hole (25) in the end cap (11) is provided, that the environment with the interior space (11 A) connects fluid, the gas control hole (25) in particular has an opening diameter, for example by means of laser-based material processing such as laser melting, is closable, and / or
wobei die Lichtleitfasereinheit (1) an jedem Ende der Lichtleitfaser (3) eine Endkappe (11) aufweist, wobei insbesondere mindestens eine der Endkappen (11) ein, beispielsweise mittels Laser-basierter Materialbearbeitung, verschlossenes Gaskontrollloch (25) aufweist.  wherein the optical fiber unit (1) has an end cap (11) at each end of the optical fiber (3), wherein in particular at least one of the end caps (11) has a gas control hole (25) closed, for example by means of laser-based material processing.
15. Lichtleitfasereinheit ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 15. Optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, wherein
die Endkappe (11) bis auf die Öffnung (16) und optional das mindestens eine Gaskontrollloch (25) gasdicht ausgebildet ist und/oder  the end cap (11) is gas-tight except for the opening (16) and optionally the at least one gas control hole (25) and / or
wobei die Öffnung (16) des Lochelements (15) und das optische Element (17) in einem Strahlengang des in die Lichtleitfaser (3) eintretenden oder austretenden Lichts (7) angeordnet sind.  wherein the opening (16) of the hole element (15) and the optical element (17) in a beam path of the optical fiber (3) entering or exiting light (7) are arranged.
16. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfasereinheit mit mindestens einem konfigurierten Faserende einer Lichtleitfaser (3), insbesondere einer Lichtleitfasereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: 16. A method for producing an optical fiber unit having at least one configured fiber end of an optical fiber (3), in particular an optical fiber unit (1) according to one of the preceding claims, comprising the steps:
Anbringen einer hohlen Endkappe (11), die ein Lochelement (15), das eine Anschlags- fiäche (15C) und eine Öffnung (16) aufweist, und ein, insbesondere für von der Lichtleitfaser (3) zu führendes Licht transparentes, optisches Element (17) umfasst, an der Lichtleitfaser (3), wobei die Lichtleitfaser (3) einen lichtführenden Bereich (27) und am Faserende eine Endfiä- che (5) zur Einkopplung von Licht (7) in den lichtführenden Bereich (27) oder Auskopplung von Licht (7) aus dem lichtführenden Bereich (27) aufweist, und Mounting a hollow end cap (11) comprising a hole member (15) having a stopper surface (15C) and an opening (16), and an optical element (15) transparent to light to be guided by the optical fiber (3) 17), on the optical fiber (3), wherein the optical fiber (3) has a light-guiding region (27) and at the fiber end an end-face che (5) for coupling light (7) in the light-guiding region (27) or coupling of light (7) from the light-guiding region (27), and
Positionieren des Lochelements (15) derart bezüglich der Lichtleitfaser (3), dass die Endfläche (5) der Lichtleitfaser (3) an der Anschlagsfläche (15C) anliegt, sodass das Licht (7) durch das optische Element (17), einen Innenraum (11A) der Endkappe (11) und die Öffnung (16) in die Lichtleitfaser (3) einkoppelbar oder aus dieser auskoppelbar ist.  Positioning the hole element (15) with respect to the optical fiber (3) so that the end face (5) of the optical fiber (3) abuts against the abutment surface (15C) so that the light (7) passes through the optical element (17); 11A) of the end cap (11) and the opening (16) in the optical fiber (3) can be coupled or decoupled from this.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei 17. The method of claim 16, wherein
mindestens ein Gaskontrollloch (25) in der Endkappe (11) vorgesehen ist, das eine äußere Umgebung mit dem Innenraum (HA) fluid verbindet, ferner mit den Schritten:  at least one gas control hole (25) is provided in the end cap (11) which fluidly connects an external environment to the interior space (HA), further comprising the steps of:
Bringen des Innenraums (HA) der Endkappe (11) und der mit dieser fluid verbundenen Hohlraumstruktur (3A) in einen definierten Gas- und/oder Druckzustand mithilfe des mindestens einen Gaskontrolllochs (25) und  Bringing the interior (HA) of the end cap (11) and the associated with this fluid cavity structure (3A) in a defined gas and / or pressure state using the at least one gas control hole (25) and
Verschließen des mindestens einen Gaskontrolllochs (25), insbesondere mittels Laserbasierter Materialbearbeitung wie Laserschmelzen.  Closing the at least one gas control hole (25), in particular by means of laser-based material processing such as laser melting.
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