DE102018115194B4

DE102018115194B4 - Verfahren zur Herstellung einer vollständig System-integrierbaren Flüssig-Kern-Faser und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102018115194B4
Application number: DE102018115194.2A
Authority: DE
Inventors: Mario Chemnitz; Markus Schmidt
Original assignee: Leibniz Institut fuer Photonische Technologien eV
Current assignee: Leibniz Institut fuer Photonische Technologien eV
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: DE102018115194A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer vollständig System-integrierbaren Flüssig-Kern-Faser (8) in Form einer Kaltfaser enthaltend Flüssigkeiten mit positivem Ausdehnungskoeffizienten umfassend die Schrittea) Befüllung,b) erster Verbindungsvorgang (5) als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang,c) zweiter Verbindungsvorgang (5) als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang undd) Betrieb der hergestellten Faser, wobei ein thermisches Element (3) in Form eines Kühlelements (31) während der Schritte a), b) und c) auf die Kaltfaser temperierend einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dassbeim Schritt a) die Faserstruktur (1) extern zumindest über einen Teil ihrer Länge gekühlt, während oder nach diesem Kühlen die Faserstruktur (1) selektiv oder vollständig mit der gewünschten Flüssigkeit befüllt und präzise auf eine vorgebbare Länge mit einem genügenden Arbeitsabstand zur Kühlregion gebrochen wird, so dass die Faserstruktur (1) ein erstes und zweites Ende aufweist,beim Schritt b) die gefüllte Faserstruktur an der Bruchkante des ersten Endes der befüllten Faserstruktur durch Kleben, chemisches Verbinden oder Heißspleißen mit einer Faser oder mit einem Fenster verbunden oder durch Kollabieren der befüllten Faserstruktur verschlossen wird, wobei der Abstand zwischen Füllmaterial und Faserkante über die Einhaltung einer Abdampfdauer oder die Anwendung eines Heizelements (32) und die Länge der Fülllücke (6) vermittels der Temperaturdifferenz einstellt wird,beim Schritt c) dieser Prozess für das zweite Ende der befüllten Faserstruktur wiederholt wird, wobei die Faser spätestens hierbei vom Flüssigkeitsreservoir (2) getrennt wird,und beim abschließenden Schritt d) die externe Faserkühlung abgenommen wird, die dadurch entstehende Aufheizung der gekühlten Flüssigkeit zu einer thermischen Expansion des flüssigen Füllmaterials führt und dadurch die Flüssigkeit die Gasphase in der Fülllücke (6) komprimiert und die Fülllücke (6) auf wenige Mikrometer verkürzt wird, so dass die Flüssigphase unter Überdruck steht und durch Verdampfungs- und Kondensationsprozesse auf engstem Raum die Gasphase in der Flüssigkeit gelöst wird, bis die gesamte Faserstruktur bis zu den angespleißten Faserenden lückenlos als Kaltfaser befüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer vollständig System-integrierbaren Flüssig-Kern-Faser und deren Verwendung
Optische Fasern mit flüssigem Kernmaterial verfügen über starke Vorteile gegenüber Glasfasern, wie bspw. größte Flexibilität in der Dotierung des Kernmaterials, in der externen Einstellbarkeit ihrer optischen Eigenschaften über Temperatur, und ihrer spektralen Transmissionsbandbreite bis in den mittleren Infrarotbereich.
Flüssigkernfasern erweitern damit den Wellenleitermarkt, insbesondere für die Lichtleitung im Infrarotbereich zwischen 2 und 10 µm (abhängig von genutztem Kernmaterial) und für die lineare und nicht-lineare Lichterzeugung. Sie treten dadurch in direkte Konkurrenz zu den prominenteren Softglas-Fasern (bspw. Chalcogenide, Tellurite, Flouride), übertreffen diese jedoch teilweise in bestimmten optischen Eigenschaften.
So unterliegen sie zum einen kaum Dreh- oder Zug-induzierter Doppelbrechung und verfügen zum anderen über nur wenige, diskret verteilte schmalbandige Raman-Resonanzen, wodurch dissipative Signalverluste minimiert werden.
Damit sind sie ideale Kandidaten für rausch- und verlustarme Anbindung von neuen Laserquellen wie Quantenkaskadenlasern an optische Sonden oder Messzellen für die medizinische Diagnostik oder biophotonische Applikationen.
Optische Fasern mit flüssigem, teilweise toxischem Kernmaterial sind jedoch in ihrer Herstellung und Handhabe kompliziert, was eine Einführung dieser Spezial-Fasern in den Technologiemarkt bisher unterband.
Transport und Anwendung dieser Fasern sind mit dem derzeitigen Stand der schwierigen Probenherstellung kaum möglich, aufgrund ihrer schlechten Packbarkeit, hohen Zerbrechlichkeit und der Gefahr des Freiwerdens relativ hoher Mengen des teilweise toxischen Füllmaterials.
Ein entscheidender Nachteil der Flüssig-Kern-Fasern ist ihre Inkompatibilität zu kommerziellen Glasfasern, da eine optische Kopplung entweder mit aufwendigen Steck- und Klebeprozeduren einhergeht, oder aber mit einem Heißspleißverfahren, welches eine millimeter-lange Abdampfung des flüssigen Füllmaterials und damit starke Transmissionsverluste in einer teilweise nicht-führenden oder stark streuenden Faserheterostruktur verursacht.
Die Herstellung und verlustarme Anwendung der Flüssig-Kern-Fasern bedingen die gesonderte, schwierige Herstellung optofluidischer Halterungen (OFH), die sowohl den Durchfluss der Flüssigkeit als auch die optische Kopplung ermöglicht.
Derzeit bekannte OFHs sind:

1) präzisionsgefräste Gehäuse mit frontalem Sichtfenster und seitlichen Befüllungsöffnungen [J. Stone, „Optical transmission loss in liquid-core hollow fibers,“ IEEE J. Quantum Electron. 8, 386-388 (1972)],
2) präzisionsgefertigte Fasersonden mit geklebtem Sichtfenster [J. Meister, R. Franzen, G. Eyrich, J. Bongartz, N. Gutknecht, and P. Hering, „First clinical application of a liquid-core light guide connected to an Er:YAG laser for oral treatment of leukoplakia,“ Lasers Med. Sci. 25, 669-673 (2010)],
3) speziell designte Mikro-Aufsätze, die mittels eines Präzisions-3D-Druckers oder eines Laserlithographieverfahrens auf die Endfläche der zu befüllenden Struktur aufgebracht werden [S. Kedenburg, T. Gissibl, T. Steinle, A. Steinmann, and H. Giessen, „Towards integration of a liquid-filled fiber capillary for supercontinuum generation in the 1.2-2.4pm range,“ Opt. Express 23, 8281 (2015) und W. Wang, X. Yin, J. Wu, Y. Geng, X. Tan, Y. Yu, X. Hong, Y. Du, and X. Li, „Realization of All-in-Fiber Liquid-Core Microstructured Optical Fiber,“ IEEE Photonics Technol. Lett. 28, 609-612 (2016)],
4) soft-lithographisch hergestellte Fluidik-Chips [D. M. Hartmann, J. T. Nevill, K. 1. Pettigrew, G. Votaw, P.-J. Kung, and H. C. Crenshaw, „A low-cost, manufacturable method for fabricating capillary and optical fiber interconnects for microfluidic devices.,“ Lab Chip 8, 609-16 (2008) und N. Bellini, K. C. Vishnubhatla, F. Bragheri, L. Ferrara, P. Minzioni, R. Ramponi, I. Cristiani, and R. Osellame, „Femtosecond laser fabricated monolithic chip for optical trapping and stretching of single cells.,“ Opt. Express 18, 4679-88 (2010)] oder
5) makroskopischen Abdeckungen [B. T. Kuhlmey, B. J. Eggleton, and D. K. C. Wu, „Fluid-Filled Solid-Core Photonic Bandgap Fibers,“ J. Light. Technol. 27, 1617-1630 (2009) und D. Churin, T. Nguyen, K. Kieu, R. A. Norwood, and N. Peyghambarian, „Mid-IR supercontinuum generation in an integrated liquid-core optical fiber filled with CS₂,“ Opt. Mater. Express 3, 1358 (2013)].

Alle bisher bekannten OFHs haben den Nachteil, dass der Einbau der entsprechend zu füllenden, sehr fragilen Faserstrukturen in die entsprechende OFHs höchste Präzession und Vorsicht erfordert.
Aufgrund der geringen Robustheit und Reproduzierbarkeit der Verfahren ist eine Beschädigung der Faserstruktur während oder nach der Herstellung sehr wahrscheinlich.
Zudem ist die Handhabung der Fasern im fertiggestellten Zustand aufgrund der Größe und des Gewichts der OFH stark eingeschränkt und mit jeder erneuten Bewegung riskiert man einen nicht-reparablen Faserbruch.
Im Speziellen haben die nachfolgend genannten einzelnen technischen Lösungen folgende Nachteile:
Gehäuse/Sonden

- aufwendiges Halterdesign
- mehrstufiger, hochpräziser Herstellungsprozess (bspw. CNC Fräse, - Spezial-Gewinde-Bohrungen, Anschlussvariationen je nach genutztem Fluidanschluss)
- Spezialdichtungen und Fenster erforderlich (kostenintensiv)
- schwierige manuelle Handhabe bei der Faserherstellung und -nutzung (aufgrund Größe, Gewicht, separate Befüllung im Chemieabzug)
- Faserprobe nach der Herstellung sehr unflexibel (feste Halterung) und zerbrechlich (weitere Schutzvorrichtungen notwendig)
- nachträgliche, externe optische Einkopplung (nicht monolithisch integrierbar, anfällig)

Mikro-Aufsatz

- aufwendiges, hochpräzises Aufsatzdesign
- teure und schwer bedienbare Spezialausrüstung erforderlich (bisher nur Einzelprobenherstellung möglich, schwer automatisierbar, zeitaufwendig, teuer)
- nach Herstellung sehr schadensanfällig, verbesserter Schutz durch irreversible Klebungen möglich, aber unter der Gefahr der optischer Dejustage

Fluidik-Chips

- aufwendiges, hochpräzises Chip-Design
- teures, mehrstufiges Herstellungsverfahren (Hard-, Soft- oder Laserlithographie)
- Einzelprobenverfahren, daher schwer automatisierbar
- eingeschränkte Handhabung durch das Gewicht der Chips
- Nutzung im Durchflussbetrieb und dadurch große Totvolumen
- Nutzung von großen Mengen an Flüssigkeit, Pumpen notwendig
- Blasenbildung an Klebestellen oder Strömungswiderständen
- kaum Kontrolle bei optischer Kopplung
- oftmals irreversible Klebung erforderlich

Abdeckungen

- fehlende Präzision bei der Herstellung und fehlende Kontrolle über optische Einkopplung
- Größe, Gewicht, fehlende Flexibilität der Faserprobe
- hohe Arbeitsmengen der zu füllenden, teilweise toxischen Flüssigkeiten

(Gesundheitsrisiko)

- kaum Spielraum hinsichtlich Temperatur und Druck des Kernmaterials der Faserproben

Die DE 27 33 234 A1 offenbart einen kreissymmetrischen optischen Faser-Wellenleiter, der einen von einer Ummantelungsmaterialschicht umgebenden Kern mit sich änderndem Brechungsindex aufweist.
Die DE 694 32 598 T2 offenbart einen Lichtwellenleiter bestehend aus:

a) einen flexiblen Schlauch mit einer Innenauskleidung, die ein amorphes Fluorpolymer aufweist, wobei die Innenauskleidung als optische Hülle für den Wellenleiter fungiert,
b) einen flüssigen Kern, der den Schlauch füllt und einen Brechungsindex hat, der größer ist als der des Auskleidungsmaterials, und
c) Dichtmittel an jedem Ende des Schlauchs, wobei der flüssige Kern unter Druck in dem Schlauch eingeschlossen ist, wobei weiterhin der flexible Schlauch ein Eintrittsende, ein Austrittsende und einen Schlauchkörper aufweist, wobei der Schlauchkörper die Innenauskleidung mit dem amorphen Fluorpolymer aufweist, und wobei der Durchmesser des Schlauchs am Eintrittsende und/oder am Austrittsende größer ist als der Durchmesser des Schlauchkörpers.

EP 1 531 347 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flüssigen optischen, vorzugsweise monomodigen Wellenleitern. Hierzu wird zunächst ein Substrat mit einem Laserstrahl beaufschlagt, wodurch im Substrat ein Kanal erzeugt wird. Anschließend werden Tropfen eines flüssigen optischen Mediums aus einer Tropfenstrahldüse in den Kanal eingefüllt, wodurch sich die Tropfen zu einem optischen Wellenleiter, der flüssig bleibt, verbinden. Abschließend wird die kanalseitige Fläche des Substrats mit einem Deckel verschlossen, der den Kanal nicht berührt.
US 5 896 483 A offenbart eine Lichtabgabevorrichtung, welche einen länglichen flexiblen Lichtleiter mit einem Einlassende und einem Auslassende, einen durchlässigen Flüssigkeitskern für den Lichtleiter, eine Hülle, die die Flüssigkeit mit einem inneren Brechungsindex von weniger als dem Kern hält, einen harten Endstopfen an einem Ende der Hülle und zumindest teilweise von der Hülle umgeben, einen Schlauch, der konzentrisch zu der Hülle und dem Stopfen ist und diese umgibt und ein Druckband, das konzentrisch zu dem Schlauch, der Hülle und dem Stopfen ist und diesen umgibt, um Druck auszuüben, um den Stopfen in der Hülle zu halten und den Stopfen nicht zu knacken oder zu beschädigen, umfasst, wobei der Schlauch ein Expansionsschlauch ist, der ein entferntes Ende an der Innenseite des einen Endes der Hülle aufweist, einen Raum zwischen dem Schlauch und der Hülle besitzt und über einen Druckbeaufschlagungsring, der das entfernte Ende des Schlauchs um die Hülle herum ausbildet, verfügt.
Die US 5 859 946 A offenbart einen Abschluss für einen Lichtleiter mit optischer Ummantelung in Form eines Schlauches mit einem flüssigen Kern, wobei der Abschluss Folgendes umfasst:

Eine Volumenänderungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Fluidfluss in dem Schlauch zu ermöglichen, wenn sich der Flüssigkeitskem ausdehnt und
Flüssigkeit in den Schlauch einfließt, wobei ein Endstopfen am Schlauch befestigt ist, um die Flüssigkeit im Schlauch zu halten, und ein Klemmstück zum Festhalten eines Endsteckers vorgesehen ist, um den Flüssigkeitskern innerhalb des Schlauchs zu halten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer vollständig System-integrierbaren Flüssig-Kern-Faser und deren Verwendung anzugeben, welche die zuvor stehend genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen, insbesondere bei den bisherigen Verfahren entstehenden millimeterlangen Fülllücken zwischen angeschlossener Glasfaser und der Flüssig-Kern-Faser bspw. durch das Heißspleißen (innerhalb der dabei entstehenden Fülllücken ist die Wellenleitung, falls vorhanden, stark Verlust-behaftet und hochgradig ineffizient) vermeidet, und Flüssig-Kern-Fasern bereit stellt, welche eine robuste, gefahrlose, flexible, und vollständig Fasersystem-integrierbare (monolithische) Handhabe sowie verlustarme Wellenleitung ermöglichen.
Hierbei werden die Begriffe „System-integrierbar“ und Flüssig-Kern-Faser wie folgt definiert:

Definition „System-integrierbar“:
- • beschreibt die verlustarme Integrierbarkeit der Spezialfaser in kommerzielle bzw. etablierte Faserkomponenten über übliche Steck-, Klebe- oder Spleißverbindungen (Verschweißungen)
- • beschreibt weiter die verlustarme Integrierbarkeit der Spezialfaser in optische Frei-Strahl-Anordnungen über die Lichtkopplung mittels Linse durch lückenlose Sichtfenster
- • ausgeschlossen sind jegliche Art von makroskopischen Fenster oder Faserzuführungen, deren Durchmesser den Außendurchmesser der Faser deutlich überschreitet (bspw. 1 cm Fenster auf 125 µm Faser, oder 200 µm Faser gesteckt in einen Schlauch mit entsprechendem Innendurchmesser)
Definition „Flüssig-Kern-Faser“:
- • bezeichnet jede Art von länglichen, optischen Wellenleiter, bestehend aus einem festen/amorphen Mantel und einer beliebigen Anzahl vollständig oder teilweise Licht-führender Kanäle jeglicher Querschnittsform vollständig gefüllt mit Flüssigkeit (Letzteres ist das Anliegen der patentierten Methode).
- • Merke, in dieser Definition ist eine Faser nur teilweise gefüllt mit Flüssigkeit (wie bspw. in den Prozessschritten 1-3 bzw. a)-c) beider Varianten) keine Flüssig-Kern-Faser.
- • Das Kernmaterial muss nicht notwendigerweise bei gewöhnlichen Temperaturen bzw. Drücken (insbesondere Raumtemperatur 20C und atmosphärischem Druck) flüssig sein, sondern kann auch erst im Laufe des Herstellungsprozesses bzw. der Verwendung verflüssigt werden (schließt bspw. Weichgläser nicht aus).

Das zu schaffende Verfahren zur Herstellung dieser Flüssig-Kern-Fasern soll dabei insbesondere mit den für die Fasertechnologie üblichen, kommerziellen Ausrüstungen durchführbar und potentiell automatisierbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den nachgeordneten Patentansprüchen angegeben.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das Verfahren zur Herstellung einer monolithischen, d.h. entsprechend der zuvor stehenden Definition vollständig faserintegrierbaren Faser mit flüssigem Füllmaterial, mit Hilfe eines kommerziellen Heißspleiß-Geräts für optische Glasfasern (bspw. Fitel, Fujikura, Vitran) durchgeführt wird, wobei zusätzlich ein thermisches Element in Form eines Kühlelements (Variante A) oder in Form eines Heizelements (Variante B) während des Faserbetriebs auf die Faser temperierend einwirkt.
Die Variante A des Verfahrens kann für sehr spezielle Flüssigkeiten mit (teilweise oder permanent) negativen Ausdehnungskoeffizienten (insbesondere Dichteanomalien) modifiziert werden, indem bei den Prozessschritten 1-3 bzw. a)-c) anstelle eines Kühlelements ein Heizelement genutzt wird.
Die Variante B des Verfahrens kann für sehr spezielle Flüssigkeiten mit (teilweise oder permanent) negativen Ausdehnungskoeffizienten (insbes. Dichteanomalien) modifiziert werden, indem bei Verwendung (Prozessschritt 4 bzw. d) anstelle eines Heizelements ein Kühlelement genutzt wird.
Alternativ zum Heißspleißen können auch Gas-dichte Klebeverfahren oder chemische Verbindungsverfahren eingesetzt werden.
Ausgenutzt wird das starke thermische Ausdehnungsverhalten von Flüssigkeiten, um das entstandene Abdampfvolumen in der abgeschlossenen Flüssig-Kern-Faserstruktur nach dem Klebe-, dem chemischen Verbindungs- oder dem Spleißprozess nachträglich zu befüllen.
Die Herstellungsmethode und die Verwendung sind gekennzeichnet durch das Ausbleiben von zusätzlichen Flüssigkeits- oder Gasreservoirs anschließend an den eingeschlossene Flüssigkeitskanal innerhalb der Faserstruktur nach Abschluss der Herstellung/bei Verwendung der Faser und schließen Hetero-Faserstrukturen bestehend aus mehreren aufeinanderfolgenden Kapillaren und / oder mikrostrukturierten Fasern mit seitlichen Kanälen zum Erhalt eines Reservoirs und eine technische Lösung, wie bspw. offenbart in DE 694 32 598 T2 aus.
Die Herstellungsmethode und die Verwendung sind darüber hinaus gekennzeichnet durch die lücken- oder überstandslose Anbindung der Zuführfaser / des Fensters, d.h. einen direkten Übergang von Zuführfaser / Fenster auf die Flüssig-Kern-Faser ohne Einbringung von weiteren Übergangselementen oder Lücken an den Anbindungsstellen und schließt damit alle Arten von optofluidischen Halterungen und Mikroaufsätze aus.
Im Rahmen der Erfindung liegen auch Hetero-Faserstrukturen (d.h. aufeinander folgende Kapillaren und / oder mikrostrukturierte Fasern) als durch die Methode befüll- und abschließbare Flüssig-Kern-Fasern (siehe dazu zuvor stehend die Definition auf Seite 7).
Dabei werden die zwei Varianten A und B (Kalt- und Heißbetrieb) unterschieden, die je nach gewünschter Faserlänge und dem Ausdehnungskoeffizienten der eingeschlossenen Flüssigkeit angewandt werden müssen.
Beide Herstellungsprozesse (Varianten A und B) sind in folgende Verfahrensschritte eingeteilt:

1. bzw. a) Befüllung,
2. bzw. b) erster Verbindungsvorgang als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang,
3. bzw. c) zweiter Verbindungsvorgang als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang und
4. bzw. d) Betrieb der hergestellten Faser.

Die beiden Varianten A und B unterscheiden sich in dem Zeitpunkt (während oder nach der Herstellung) und der Art der thermischen Behandlung der Faserstruktur (Kühlen oder Heizen).
Variante A:
Verfahren zur Herstellung von Kaltfasern
Die Faserstruktur wird extern über eine gewisse Länge (z.B. 0,5m) gekühlt (bspw. auf 0 °C). In diesem Zustand wird die Faserstruktur selektiv oder vollständig mit der gewünschten Flüssigkeit befüllt und präzise auf die gewünschte Länge (bspw. 2 m) mit genügend Arbeitsabstand zur Kühlregion (z.B. 20 cm) gebrochen ( , Schritt 1: Befüllung).
Die gefüllte Faserstruktur wird an der Bruchkante entweder durch das Kleben, das chemische Verbinden oder das Heißspleißen von Fasern (z.B. Glasfasern) mit geeigneter numerische Apertur und Kerngröße oder von Endstücken (sog. Endkappen) ( , Schritt 2: erster Verbindungsvorgang) oder durch Kollabieren der befüllten Faserstruktur verschlossen.
Dabei ist vorteilhaft sicher zu stellen, dass sich der Flüssigkeitsminiskus in der Faserstruktur deutlich unterhalb (bspw. ca. 1-10mm) der Bruchkante bzw. des Spleißbereichs befindet, um Oxidationen des Füllmaterials durch den Spleißblitz zu vermeiden.

Der Abstand zwischen Füllmaterial und Faserkante (sog. Fülllücke) kann über die Einhaltung einer Abdampfdauer oder die Anwendung eines Heizelements eingestellt werden.
Die akzeptable Länge der Fülllücke richtet sich nach der Temperaturdifferenz, die über die Kühlung der gekühlten Faserlänge und der genutzten Flüssigkeit erreichbar ist. (bspw. Abkühlung von CS₂ über 0,5 m auf 0°C, d.h. um 20 K, kann eine Fülllücke von insgesamt 1,1 cm kompensieren, unabhängig vom Kanaldurchmesser.
Dieser Prozess wird für das zweite Ende der befüllten Faserstruktur wiederholt, wobei die Faser spätestens hierbei vom Flüssigkeitsreservoir getrennt wird ( , Schritt 3: zweiter Heißspleißvorgang).
Nach erfolgreichem Verbindungsvorgang (Heißspleiß-, Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang) auf beiden Seiten, wird die externe Faserkühlung abgenommen ( , Schritt 4: Betrieb). Die dadurch entstehende Aufheizung der gekühlten Flüssigkeit (z.B. auf Raumtemperatur) führt zu einer thermischen Expansion des flüssigen Füllmaterials. Dadurch komprimiert die Flüssigkeit die Gasphase in der Fülllücke und die Fülllücke wird auf wenige Mikrometer verkürzt.
Die Flüssigphase steht unter Überdruck und durch Verdampfungs- und Kondensationsprozesse auf engstem Raum wird die übrige Gasphase in der Flüssigkeit gelöst.
Schließlich ist die gesamte Faserstruktur bis zu den angespleißten Faserenden lückenlos befüllt. Die angespleißten Zuführfasern (bzw. Endkappen oder Kollapspunkte) können mit gängigen Verfahren der Fasertechnologie weiter verarbeitet werden, was die verlustfreie, monolithische Anbindung an kommerzielle Fasersysteme ermöglicht.
Diese Verfahren kann für sehr spezielle Flüssigkeiten mit (teilweise oder permanent) negativen Ausdehnungskoeffizienten (insbesondere Dichteanomalien) modifiziert werden, indem bei den Prozessschritten 1-3 anstelle eines Kühlelements ein Heizelement genutzt wird.
Variante B:
Verfahren zur Herstellung von Heißfasern und deren Verwendung
Der Füllungs- und Spleißprozess der Faserprobe verläuft wie in Variante A, jedoch ohne die Anwendung eines externen Kühlelements. (Dies ermöglicht bspw. die Verarbeitung von kürzeren Flüssig-Kern-Fasern mit Längen unter 15 cm). Stattdessen wird die Faser nach erfolgreichem Spleißprozess [ , Schritt 1-3: Befüllung, erster Verbindungsvorgang (Heißspleiß-, Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang) sowie zweiter Verbindungsvorgang (Heißspleiß-, Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang)] und der Endflächenpräparation mit einem externen Heizelement versehen und geheizt betrieben (in einem Bereich von 20°C bis 500°C, bspw. 100°C) ( , Schritt 4: Betrieb).
Die dadurch kontrollierte thermische Ausdehnung ermöglicht wiederum das Schließen der herstellungsbedingten Fülllücke.
Die Anwendung höherer Temperaturdifferenzen (relativ zur Raumtemperatur) ermöglicht dabei die Verwendung von deutlich kürzen Heizstrecken (z.B. vorteilhaft in einem Bereich von 0,1 cm bis 20 cm, bspw. besonders vorteilhaft 5 cm), wobei auch Längen über 1 m oder mehr nicht ausgeschlossen sind.
Jedoch ist dabei zu beachten, dass der thermo-optische Koeffizient viele Flüssigkeiten stark negativ ist (Größenordnung 10^-4-10^-3 K^-1) und sich die optischen Eigenschaften der befüllten Faserstruktur mit mehreren 10 K Temperaturunterschied deutlich ändern können und ggf. die Lichtführungseigenschaften der Faser verloren gehen.
Diese Verfahren kann für sehr spezielle Flüssigkeiten mit (teilweise oder permanent) negativen Ausdehnungskoeffizienten (insbesondere Dichteanomalien) modifiziert werden, indem bei Verwendung (Prozessschritt 4) anstelle eines Heizelements ein Kühlelement genutzt wird.
Dieses erfindungsgemäße Vorgehen während des Herstellungsprozesses (Variante A: Kaltfasern) bzw. nach dem Herstellungsprozess (Variante B: Heißfasern) unterscheidet das Herstellungsverfahren bzw. die Verwendung der hergestellten Fasern von den bisher bekannten Verfahren und ermöglicht erstmals die monolithische Integration der hergestellten Flüssig-Kern-Fasern in Fasersysteme durch die Nutzung von an sich bekannten, kommerziellen Geräten und reduziert dabei die für die Herstellung der Flüssig-Kern-Fasern notwendigen Mengen der teilweise giftigen Füllflüssigkeiten sehr stark, was das damit einhergehende Risiko bei der Nutzung reduziert.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht zudem die Produktion von Flüssig-Kern-Fasern, die unter extremen thermodynamischen Bedingungen betrieben werden können (bspw. interne Drücke über 1000 bar, Temperaturen über 300 °C), die von anderen, bisher bekannten Herstellungsverfahren nicht ermöglicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu werden.
Ausführungsbeispiel 1:
Herstellung einer „Kaltfaser“ mit Schwefelkohlenstoff-Kern, Glass-Mantel und kommerziellen Zuführfasern
Prozessschritt 1:
Eine leere Glaskapillare (Brechungsindex ca. 1,45) mit einem Innendurchmesser zwischen 1-10µm und einer Länge von 1,5m wird auf eine Aluminiumplatte aufgerollt, wobei jeweils ca. 20cm von Anfang und Ende der Kapillare von der Platte hängen (Seite A und Seite B). Die gekühlte Länge der Faser ist damit 1,1m. An der Platte wird ein Eisakku befestigt (Kühltemperatur ca. 0°C). Seite B wird sauber gebrochen und in ein abgedichtetes Schwefelkohlenstoff-Reservoir (CS₂, Brechungsindex ca. 1,60) luftdicht eingebracht, wobei die Kapillarkraft für eine fortwährende Befüllung der Faser sorgt. Die Befülldauer bei 5µm Kerndurchmesser beträgt ca. 340 min.
Prozessschritt 2:
Faserseite A wird sauber gebrochen und in ein Spleißgerät eingebracht. Eine kommerzielle Zuführfaser (bspw. Corning SMF28) wird sauber gebrochen und andererseits in das Spleißgerät eingebracht. Bei der Wahl der Zuführfaser ist darauf zu achten, dass numerische Apertur und Modenfelddurchmesser hinreichend nah an den entsprechenden Parametern der finalen Flüssigkernfaser liegen. Nach Ausrichtung der jeweiligen Bruchstellen mittel Spleißgerät, wird ein schwacher Schweißbogen (sog. Clean- oder Pre-Arc) zur Säuberung der Endflächen und zur Abdampfung von ca. 5-6mm CS₂ aus dem Kern der Kapillaren eingesetzt. Dann erfolgt das thermische Verschweißen der beiden Endflächen mittels starkem Schweißbogen und Faservorschub (sog. Fuse-Arc). Bei der Einstellung der Stärke des Schweißbogens ist darauf zu achten, dass der Schweißvorgang nicht die Kapillare kollabiert. Bei der Einstellung der Dauer des Schweißvorgangs ist darauf zu achten, dass kein Überdruck durch weiteres Abdampfen der schon zurückgetriebenen Flüssigkeit entsteht. Gegebenenfalls kann nach erfolgreichem Verbindungsvorgang ein weiterer Schweißbogen zur weiteren Verschmelzung der äußeren Mantelbereiche eingesetzt werden (sog. Add-Arc).
Prozessschritt 3:
Die Faserseite B wird aus dem Flüssigkeitsreservoir entnommen und mit ihr wird der Prozessschritt 2 wiederholt.
Prozessschritt 4:
Die Faser wird von der gekühlten Aluplatte gelöst und der Raumtemperatur (ca. 20°C) ausgesetzt. Die thermische Expansion über 1.1m Länge und 20K Temperaturunterschied genügt bei Schwefelkohlenstoff um die jeweils 5-6mm langen Fülllücken auf Faserseite A und B vollständigen aufzufüllen. Der Meniskus der Flüssigkeit schließt nahtlos an der jeweiligen Zuführfaser ab. Es kann zu einem geringen Anstieg des Innendruckes der Flüssigkeitssäule im Bereich von 1bar... 100bar kommen. Die Faser ist nun betriebsbereit. Die jeweiligen Zuführfasern können nun wahlweise an entsprechende Faserstecker oder andere Faserkomponenten gespleißt werden.
Ausführungsbeispiel 2:
Herstellung einer „Kaltfaser“ mit Silikonöl-Kern, Polymer-Mantel und Glassfenstern
Prozessschritt 1:
Ein leerer Polymerschlauch (bspw. PTFE, Brechungsindex ca. 1,32) mit einem Innendurchmesser zwischen 50-250µm und einer Länge von Im wird auf eine Aluminiumplatte aufgerollt, wobei jeweils ca. 20cm von Anfang und Ende des Schlauches von der Platte hängen (Seite A und Seite B). Die gekühlte Länge der Faser ist damit 0,6m. An der Platte wird ein Kühlelement befestigt (Kühltemperatur ca. -30°C). Seite B wird sauber geschnitten und luftdicht an eine Spritze gefüllt mit Silikonöl (Brechungsindex ca. 1,40) angeschlossen, wobei über stetigen Druck auf den Spritzenkolben der Schlauch befüllt wird.
Prozessschritt 2:
Faserseite A wird gerade geschnitten einem Glasfenster (bspw. geschnittenes Glasdeckgläschen mit 250 µm Dicke) gegenübergestellt. Mittels der Spritze wird der Ölmeniskus kontrolliert wenige Millimeter vor das Schlauchende geschoben. Das Glasfenster wird an das Schlauchende gedrückt und mittels Spezialkleber (bspw. Zweikomponentenkleber auf Keramikbasis) befestigt und abgedichtet.
Prozessschritt 3:
Die Faserseite B wird aus der Spritze entnommen und mit ihr wird der Prozessschritt 2 wiederholt, wobei die Lage des Meniskus nicht kontrolliert werden kann.
Prozessschritt 4:
Die Faser wird von der gekühlten Aluplatte gelöst und der Raumtemperatur (ca. 20°C) ausgesetzt. Die thermische Expansion über 0,6m Länge und 50K Temperaturunterschied genügt bei Silikonöl um die jeweils 1-3mm langen Fülllücken auf Faserseite A und B vollständigen aufzufüllen. Der Meniskus der Flüssigkeit schließt nahtlos an den jeweiligen Sichtfenstern ab. Es kann zu einem geringen Anstieg des Innendruckes der Flüssigkeitssäule im Bereich von 1bar...100bar kommen. Es ist daher auf die geeignete Wahl von Klebstoff, Schlauchdicke und Fensterdicke zu achten. Die Faser ist nun betriebsbereit und kann mittels Linsenoptiken an Lichtquellen gekoppelt werden.
Ausführungsbeispiel 3:
Herstellung einer „Heißfaser“ mit mehreren Schwefelkohlenstoff-Kernen, Glas-Mantel und kommerziellen Zuführfasern
Prozessschritt 1:
Ausgangspunkt ist eine leere Photonische Kristallfaser (transversal hexagonale Kanalanordnung in einer Glasmatrix, Brechungsindex des Mantels ca. 1,45) mit Innendurchmessern der Luftlöcher zwischen 1-10µm und einer Länge von 20cm. Wahlweise können in einem vorherigen Arbeitsschritt, der nicht Teil dieses Patentes ist, selektiv Löcher verschlossen werden, um die Befüllung durch Schwefelkohlenstoff zu vermeiden. Eine Faserseite (Seite B) wird gerade gebrochen und in ein abgedichtetes Schwefelkohlenstoff-Reservoir (CS₂, Brechungsindex ca. 1,60) luftdicht eingebracht, wobei die Kapillarkraft für eine fortwährende Befüllung der offenen Einzelkanäle der Faser sorgt. Die Befülldauer bei 5µm Kerndurchmesser beträgt ca. 6 min. Die Kapillare kann daraufhin aus dem Reservoir entnommen werden.
Prozessschritt 2:
Eine Faserseite (bspw. Seite A) wird sauber gebrochen und in ein Spleißgerät eingebracht. Eine kommerzielle Zuführfaser (bspw. Corning SMF28) wird sauber gebrochen und andererseits in das Spleißgerät eingebracht. Bei der Wahl der Zuführfaser ist darauf zu achten, dass numerische Apertur und Modenfelddurchmesser hinreichend nah an den entsprechenden Parametern der finalen Flüssigkernfaser liegen. Nach Ausrichtung der jeweiligen Bruchstellen mittels Spleißgerät, wird ein schwacher Schweißbogen (sog. Clean- oder Pre-Arc) zur Säuberung der Endflächen und zur Abdampfung von ca. 5-6 mm CS₂ aus den Kanälen der Faser eingesetzt. Dann erfolgt das thermische Verschweißen der beiden Endflächen mittels starkem Schweißbogen und Faservorschub (sog. Fuse-Arc). Bei der Einstellung der Stärke des Schweißbogens ist darauf zu achten, dass der Schweißvorgang nicht die Faserkanäle kollabiert. Bei der Einstellung der Dauer des Schweißvorgangs ist darauf zu achten, dass kein Überdruck durch weiteres Abdampfen der schon zurückgetriebenen Flüssigkeit entsteht. Gegebenenfalls kann nach erfolgreichem Verbindungsvorgang ein weiterer Schweißbogen zur weiteren Verschmelzung der äußeren Mantelbereiche eingesetzt werden (sog. Add-Arc).
Prozessschritt 3:
Prozessschritt 2 wird für die Faserseite B wiederholt.
Prozessschritt 4:
Die Faser wird auf ein 10cm breites Heizelement aufgebracht und auf ca. 120°C ausgesetzt. Die thermische Expansion über 10cm Länge und 100K Temperaturunterschied genügt bei Schwefelkohlenstoff um die jeweils 5-6mm langen Fülllücken auf Faserseite A und B vollständigen aufzufüllen. Der Meniskus der Flüssigkeit schließt nahtlos an der jeweiligen Zuführfaser ab. Es kann zu einem geringen Anstieg des Innendruckes der Flüssigkeitssäule im Bereich von 1bar...100bar kommen. Die Faser ist nun betriebsbereit. Die jeweiligen Zuführfasern können nun wahlweise an entsprechende Faserstecker oder andere Faserkomponenten gespleißt werden.
Ausführungsbeispiel 4:
Herstellung einer „Heißfaser“ mit Wasser-Kern und Photonischer Mantelstruktur und Glasfenstern
Prozessschritt 1:
Ausgangspunkt ist eine leere Photonische Hohlkernfaser (transversale Mikrostruktur bestehend aus einer dünnstegigen hexagonalen Glas-Luft-Mantelstruktur um einen größeren Hohlkern, effektiver Brechungsindex des Mantels ca. 1,0) mit einem Kerndurchmesser von bspw. 50µm, einem Außendurchmesser von bspw. 200 µm und einer Länge von 2m. In einem vorherigen Arbeitsschritt, der nicht Teil dieses Patentes ist, werden die Luftlöcher der Mantelstruktur an beiden Faserenden verschlossen, um die Befüllung mit Wasser auf den zentralen Hohlkern zu beschränken. Eine Faserseite (Seite B) wird an ein Wasser-Reservoir (Brechungsindex ca. 1,33) luftdicht eingebracht, wobei die Kapillarkraft für eine fortwährende Befüllung des Hohlkerns der Faser sorgt. Die Befülldauer bei 50µm Kerndurchmesser beträgt ca. 167 min. Die Kapillare kann daraufhin aus dem Reservoir entnommen werden.
Prozessschritt 2:
Die andere Faserseite (bspw. Seite A) wird sauber gebrochen. Der Abstand des Wassermeniskus zum Faserende kann mittels Heizelement oder Heißluftpistole kontrolliert auf 5mm eingestellt werden. Die Faser wird dann auf einer Seite in ein Spleißgerät mit Mikropositionierung eingebracht. Eine kernlose Zuführfaser mit ähnlichem Außendurchmesser wie die gefüllte Hohlkernfaser (bspw. Rein-Glassfaser ohne dotierten Kern mit bspw. 200 µm Außendurchmesser) wird sauber gebrochen und andererseits in die Mikropositionierstation eingebracht. Nach Ausrichtung der jeweiligen Bruchstellen mittels Spleißgerät, wird ein schwacher Schweißbogen (sog. Clean- oder Pre-Arc) zur Säuberung der Endflächen eingesetzt. Dann erfolgt das thermische Verschweißen der beiden Endflächen mittels stärkerem Schweißbogen und Faservorschub (sog. Fuse-Arc). Bei der Einstellung der Stärke des Schweißbogens ist darauf zu achten, dass der Schweißvorgang nicht die dünnwandige Mantelstruktur der Hohlkernfaser zerstört. Bei der Einstellung der Dauer des Schweißvorgangs ist darauf zu achten, dass kein Überdruck durch weiteres Abdampfen der schon zurückgetriebenen Flüssigkeit entsteht. Gegebenenfalls kann nach erfolgreichem Verbindungsvorgang ein weiterer Schweißbogen zur weiteren Verschmelzung der äußeren Mantelbereiche eingesetzt werden (sog. Add-Arc). Nach dem Spleißvorgang wird der Faserverbund aus dem Gerät entnommen und mit einem präzisen Faserbrechgerät ca. 100-200µm entfernt von der Spleißstelle auf der Seite der kernlose Faser gerade gebrochen, um ein Sichtfenster für eine optische Einkopplung zu schaffen.
Prozessschritt 3:
Prozessschritt 2 wird für die Faserseite B wiederholt.
Prozessschritt 4:
Die Faser wird auf ein 1m breites Heizelement aufgebracht und auf ca. 70°C aufgeheizt. Die thermische Expansion über 1m Länge und 50K Temperaturunterschied genügt bei Wasser um die jeweils 5mm langen Fülllücken auf Faserseite A und B vollständigen aufzufüllen. Der Meniskus der Flüssigkeit schließt nahtlos an der jeweiligen Fensterseite ab. Es kann zu einem geringen Anstieg des Innendruckes der Flüssigkeitssäule im Bereich von 1bar...100bar kommen, der mittels eingestellter Temperatur des Heizelements geregelt werden kann. Die Faser ist nun betriebsbereit. Die gefertigten Endflächen können bei Bedarf in einen Faserstecker eingebracht, fixiert und geschliffen werden, um stabilere optische Koppelbedingungen zu schaffen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen technischen Lösung (des Verfahrens zur Herstellung der Kaltfaser) bzw. die Verwendung der hergestellten Heißfaser) besteht darin, dass das vorgeschlagene Herstellungsverfahren bzw. die vorgeschlagene Verwendung sehr präzise (mikroskopische / optische Genauigkeit), reproduzierbar und potentiell automatisierbar ist.
Die vermittels des Verfahrens hergestellten Flüssig-Kern-Fasern verfügen über alle Vorteile einer optischen Glasfaser: Sie sind robust, flexibel (biegbar, stapelbar), an andere Glassfasern spleißbar, mit weiteren Prozessschritten anpassbar in ihrer Länge und ermöglichen eine Integration in allen gängigen Fasersteckertypen.
Ferner ermöglicht das Verfahren den vollständigen Einschluss von den teilweise giftigen Füllflüssigkeiten bei kleinsten Totvolumina (ungenutzte, unvermeidbare Arbeitsmengen), wodurch die Gebrauchssicherheit (Arbeitsschutz) der Flüssig-Kern-Fasern drastisch verbessert wird.
Das Verfahren stellt Flüssig-Kern-Fasern bereit, welche den Betrieb dieser Fasern bei extremen Temperaturen und internen Drücken ermöglichen, denen andere bekannte Befüllsysteme nicht standhalten können.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße technische Lösung für den Einsatz bei Faserlasersystemen geeignet, denn das Verfahren ermöglicht erstmals die vollständige, monolithische Intergration der unterschiedlichsten Flüssig-Kern-Fasern in Faserlasersysteme.
Bezugszeichenliste

1 -: zu befüllende Faserstruktur
2 -: Flüssigkeitsreservoir
3 -: Thermisches Element
31 -: Kühlelement
32 -: Heizelement
4 -: Zuführfaser / Abschluss-Fenster
5 -: Verbindungsvorgang
6 -: Fülllücke
7 -: Lichtkopplung
8 -: optische Flüssigkernfaser

Claims

Verfahren zur Herstellung einer vollständig System-integrierbaren Flüssig-Kern-Faser (8) in Form einer Kaltfaser enthaltend Flüssigkeiten mit positivem Ausdehnungskoeffizienten umfassend die Schritte a) Befüllung, b) erster Verbindungsvorgang (5) als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang, c) zweiter Verbindungsvorgang (5) als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang und d) Betrieb der hergestellten Faser, wobei ein thermisches Element (3) in Form eines Kühlelements (31) während der Schritte a), b) und c) auf die Kaltfaser temperierend einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt a) die Faserstruktur (1) extern zumindest über einen Teil ihrer Länge gekühlt, während oder nach diesem Kühlen die Faserstruktur (1) selektiv oder vollständig mit der gewünschten Flüssigkeit befüllt und präzise auf eine vorgebbare Länge mit einem genügenden Arbeitsabstand zur Kühlregion gebrochen wird, so dass die Faserstruktur (1) ein erstes und zweites Ende aufweist, beim Schritt b) die gefüllte Faserstruktur an der Bruchkante des ersten Endes der befüllten Faserstruktur durch Kleben, chemisches Verbinden oder Heißspleißen mit einer Faser oder mit einem Fenster verbunden oder durch Kollabieren der befüllten Faserstruktur verschlossen wird, wobei der Abstand zwischen Füllmaterial und Faserkante über die Einhaltung einer Abdampfdauer oder die Anwendung eines Heizelements (32) und die Länge der Fülllücke (6) vermittels der Temperaturdifferenz einstellt wird, beim Schritt c) dieser Prozess für das zweite Ende der befüllten Faserstruktur wiederholt wird, wobei die Faser spätestens hierbei vom Flüssigkeitsreservoir (2) getrennt wird, und beim abschließenden Schritt d) die externe Faserkühlung abgenommen wird, die dadurch entstehende Aufheizung der gekühlten Flüssigkeit zu einer thermischen Expansion des flüssigen Füllmaterials führt und dadurch die Flüssigkeit die Gasphase in der Fülllücke (6) komprimiert und die Fülllücke (6) auf wenige Mikrometer verkürzt wird, so dass die Flüssigphase unter Überdruck steht und durch Verdampfungs- und Kondensationsprozesse auf engstem Raum die Gasphase in der Flüssigkeit gelöst wird, bis die gesamte Faserstruktur bis zu den angespleißten Faserenden lückenlos als Kaltfaser befüllt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für Flüssigkeiten mit teilweise oder permanent negativen Ausdehnungskoeffizienten modifiziert wird, indem bei den Schritten a), b) und c) anstelle des Kühlens ein Heizen erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer vollständig System-integrierbaren Flüssig-Kern-Faser (8) in Form einer Heißfaser enthaltend Flüssigkeiten mit positivem Ausdehnungskoeffizienten, umfassend die Schritte a) Befüllung, b) erster Verbindungsvorgang (5) als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang, c) zweiter Verbindungsvorgang (5) als Heißspleiß- / Klebe- oder chemischer Verbindungsvorgang und d) Betrieb der hergestellten Faser, wobei ein thermisches Element (3) in Form eines Heizelements (32) während des Schrittes d) auf die Heißfaser temperierend einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt a) die Faserstruktur (1) selektiv oder vollständig mit der gewünschten Flüssigkeit befüllt und präzise auf eine vorgebbare Länge mit einem genügenden Arbeitsabstand gebrochen wird, so dass die Faserstruktur (1) ein erstes und zweites Ende aufweist, beim Schritt b) die gefüllte Faserstruktur an der Bruchkante des ersten Endes der befüllten Faserstruktur durch Kleben, chemisches Verbinden oder Heißspleißen mit einer Faser oder mit einem Fenster verbunden oder durch Kollabieren der befüllten Faserstruktur verschlossen wird, beim Schritt c) dieser Prozess für das zweite Ende der befüllten Faserstruktur wiederholt wird, wobei die Faser spätestens hierbei vom Flüssigkeitsreservoir (2) getrennt wird, und beim abschließenden Schritt d) eine externe Faserheizung auf die Faser aufgebracht wird, die dadurch entstehende Aufheizung der der Flüssigkeit zu einer thermischen Expansion des flüssigen Füllmaterials führt und dadurch die Flüssigkeit die gesamte Faserstruktur bis zu den angespleißten Faserenden lückenlos als Heißfaser befüllt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für Flüssigkeiten mit teilweise oder permanent negativen Ausdehnungskoeffizienten modifiziert wird, indem bei dem Schritt d) anstelle des Heizens ein Kühlen erfolgt.
Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die angespleißte Faser mit gängigen Verfahren der Fasertechnologie weiter verarbeitet wird, was die verlustfreie, monolithische Anbindung dieser an kommerzielle Fasersysteme bewirkt.
Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die angespleißte Faser mit gängigen Verfahren der Fasertechnologie weiter verarbeitet werden, was das verlustarme Koppeln eines freien Lichtstrahls (7) ermöglicht.