DE2143895C3 - Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Lichtleiterfaserbündels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Lichtleiteirai-erbündels, bei dem Glasfasern mit einem Kern hohen brechungsindex, die jeweils von einem Mantel niedrigeren Brechungsindex umgebf.-n sind, mit einem Matrixglas überzogen und gebündelt werden, anschließend miteinander durch Erweichung des Matrixglases verschmolzen werden, danach das so erhaltene starre Bündel insgesamt ausgezogen wird und zwischen den Endflächen des ausgezogenen Bündels nur das Matrixglas durch geeignete Lösungsmittel ausgelaugt wird, und zwar so. daß an den Endflächen selbst das Matrixglas verbleibt.

Die Erfindung betrifft weiterhin das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lichtleitcrfaserbündel mit einigen zweikmäßigcn Ausführungsformen.

Die US-PS 3OO4 3fiS beschreibt ein Verfahren der eingangs angegebenen Art. wobei ein Matrixglas herkömmlicher Glaszusamniensetzung angewandt wird, also ein Glas auf Sili/iiimdioxidgrundlagc. das somit Kieselerde enthält Es wurde gefunden, daß aus ilen so erhaltenen flexiblen I ichtleiterfaserbündeln hergestellte Fiberoptiken leicht zu einem /.erbrechen der l.ichtleiierfasern bei der Handhabung ncig'-n. Unter suchungen haben gezeigt, daß dies darauf zurückzuführen ist. daß selbst langwieriges und intensives Auslaugen Siliziumoxid- bzw. Kieselerdeteilchen zurückläßt, die aufgrund ihrer Harte und Scharfkantigkeit zu einem Zerreißen der Lichtleitcrfascrn, z. H. bei wiederholtem Benutzen, führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Lichtlcitcrfascrbiindeln zu schaffen, dessen Verfahrensprodukt bei Biegungen wesentlich weniger Faserbrüche erleidet als die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Faserbündel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nun in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß als Matrixglas ein silikatfreies Glas Verwendung findet.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Lichtleiterfaserbündel sind nach einer ersten Ausführungsform gekennzeichnet durch einen eng anliegenden Schlauch an den Übergängen von den losen Fasern zu den mit dem Matrixglas fixierten Fasern. Nach einer Ausführungsform kennzeichnet sich das Lichtleiterfaserbündel durch eine flexible Schutzhülle

κι über wenigstens einen Teil der Länge des Lichtleiterfaserbündels.

Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es, das Matrixglas vollständig, also ohne Rückstäi de, herauszulösen, so daß die bei der Handhabung

is von Fiberoptiken zwangsläufig erfolgenden Biegungen nicht mehr dazu führen können, daß eine Zerstörung der Lichtleiterfaserbündel erfolgt, da Rückstände wie nach dem Stand der Technik nicht mehr vorliegen. Vergleichsversuche haben gezeigt, daß bei

2» Durchführung einer entsprechenden Anzahl an Biegevorgängen bei einem Lichtleiterfaserbündel nach dem Stand der Technik /um einen und erfindungsgemäß zum anderen hergestellt, die ersteren ihre Funktionsfähigkeit im wesentlichen einbüßen, während die

2> letzteren noch voll einsatzfähig sind.

Ein Ausführungsbeh piel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß hergestelltes l.ichtlei-

Hi terfaserbündel.

Fig. 2 eine diagrammförmige perspektivische Darstellung einer Anordnung von Bestandteilen, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Herstellen von Lichtleiterfaserbündcln angewandt wird.

.15 Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 2-2 nach der Fig. 2.

Fig. 4 eine perspektivisch ausgeführte diagrammförmige Darstellung der Arbeitsweise 'um Herstellen der Lichtleiterfaserbündel.

4Ii Fig. 5 eine perspektivische diagrammförmige Darstellung einer Einheit, die aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter Multifasern besteht, die für das Ausbilden des Lichtleiterfaserbündels angeordnet sind.

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Lichtleiterfaserbündels vor dem Auslaugen.

Fig. 7 eine diagrammförmige Darstellung des Auslaugens.

Die Fig. I zeigt ein l.ichtlciterfascrbiindcl 10. das

Sd eine große Vielzahl nebeneinander angeordneter, einzeln lichtisolierter, lichtleitender Fasern 12 besitzt. Hierbei sind die Fasern 12. die ursprünglich miteinander über deren gesamte Länge vermittels eines auslaugbaren Matrixglases verbunden sind, dadurch fle-

>5 xibcl gemacht, daß längs derselben das auslaughare Matrixglas entfernt wird Das an den gegenüberliegenden Enden des l.ichtleilerfaserhündels 10 verbleibende Matrixglas hält den integrierten ( harakter desselben aufreiht.

».ο Diese geschmolzene Ciläshindiing höher mechanischer Festigkeit der Fasern 12 an den gegenüberliegenden Enden des Bündels macht dasselbe für einen breiten Bereich von Umwelttemperaturen geeignet, die bis zu den normalen Glaserweieliungstemperalu-

(.< ren reichen.

Das Herstellen des l.ichtleiterfaserhündels IO kann in der in den Fig. 2 bis 6 diagrammförmig gezeigten Weise erfolgen.

Das Herstellen der Lichtleiterfaser 12' der An, wie sie zum Ausbilden eines Lichtleiterfaserbündels, siehe z. B. Fig. 1, geeignet ist, erfolgt so, daß ein Stab 18 aus einem Glas mit hohem Brechungsindex im Inneren eines relativ dünnwandigen Rohrs 20 aus Glas mit niedrigerem Brechungsindex angeordnet wird, sowie das Rohr 20 mit einer Schicht eines kieselerdetreien, säurelöslichen Glases 22 umgeben wird. Das Gh's 22 wird vorzugsweise zunächst in Form langer und dünner Streifen 24 vorgesehen, die das Rohr 20 umgeben und angenähert 15% der gesamten Quersehnittsf lache der Anordnung einschließlich des Stabes 18 und des Rohres 20 ausmachen. Das Glas 22 kann wahlweise in Form eines Rohrs oder eines auf das Ruhr 20 aufgebrachten Überzuges vorliegen. Das Glas 22, das Rohr 20 und der Stab 18 sind so ausgewählt, daß dieselben verträgliche Ausdehnungskoeffizienten und Erweichungstemperaturen besitzen.

Die Anordnung aus den angegebenen Bestandteilen 18, 20 und dem Glas 22 wird als eine Einheit in der bei Fiberoptiken üblichen Weise erhitzt up.! aufgezogen unter Ausbilden einer Lichtleiterfaser.

Ein vergrößerter Querschnitt dieser Anordnung ist in der Fig. 3 wiedergegeben. Diese I ichtleiterfaser 12' besteht aus einem lichtühertrageiiden Kern 18' mit Glas hohen Brechungsindex, einem Mantel 20' aus Glas mit niedrigerem Brechungsindex, wodurch der der Kern 18' gegenüber dem Licht im Inneren totalreflektierend wird, und es liegt ein Überzug aus Matrixglas 22 vor, der aus den miteinander verschmolzenen Streifen 24 gebildet ist.

Zur Herstellung des Lichtleiterfaserbündels 10 wird die Lichtleiterfaser 12' in Stücke 12" zerteilt, die in geeigneter Weise in Bündel 28. siehe Fig. 4. vereinigt werden. Das Bündel 28 wird erhitzt und in geschmolzene Multifasern 30 heruntergezogen, wobei eine Mehrzahl an Fasern 12. die jeweils aus dem Kern 18' und dem Mantel 20' bestehen, miteinander durch das Matrixglas ?2 verschmolzen und gleichzeitig deren Querschnittsgröße verringert wird.

Um die Querschnittsgröße der ein/einen Lichtleilcrfasern noch weiter zu verringern, und gleichzeitig die Grundstruktur des Lichtleiterfaserbündels 10 auszubilden, das die erforderliche relativ große Querschnittsfläche aufweist, wird eine Arzahl der Abschnitte 32 des Stücks der Lichtleiterfaserbündel 30 Seite an Seite angeordnet und erhitzt. Es erfolgt sodann ein Ausziehen auf die gewünschte Querschnittsgröße, siehe Fig. 5, des fertigen I.ichtleiterfaserbündcls 10. Dieses Ausziehen führt zu einem starren Bündel 34 au* einer großen Anzahl an l.ichtleiterfa- $ern 12'. die allesamt durch das Matrixglas 22 verschmolzen sind. Dieses Bündel 34 wird s->dann von den Abschnitten 32, z. B. längs der Linie 36, abgeschnitten. Im Anschluß hieran werden die gegenüberliegenden Enden geschliffen und optisch poliert oder s man beläßt dieselben in diesem Zustand und führt abschließend ein Schleifen und Polieren durch. In jedem Fall werden die gegenüberliegenden Enden des Bündels 34 in ein säurefestes Material, wie Wachs, eingetaucht oder in anderer Weise überzogen, um so die

in schützenden Überzüge 38 zu ergeben. Sodann kann der verbleibende Zwischenteil des Bündels der Einwirkung einer geeigneten Säure für das Auslaugen des Matrixglases 22 direkt ausgesetzt werden, ohne daß sich eine Beschädigung der Lichtleiterfasern 12 oder

is Entfernen des Matrixglases unter den schützenden Überzügen 38 ergibt.

Das Auslaugen des Matrixglases 22 wird dadurch erreicht, daß das Bündel 34 in eine Auslauglösung 40, vorzugsweise in der in der Fig. 7 gi--/»:igten Weise.

2(i eingetaucht wird, wobei das Bünde! 34 Mch senkrecht im Innern eines Tanks 42 erstreckt, dei die Auslauglösung 40 enthält. Im Anschluß an das Entfernen des Matrixglases 22 wird das Bündel 34 aus dem Tu.ik 42 entfernt und frei von der Auslauglösung 40 gespült.

:? Die schützenden Abdeckungen 38 werden dann weggeschmolzen oder in anderer Weise, z. B. Auflösen in Chloroform, entfernt, und es werden sodann Stücke eines wärmeschrumpfbaren Schlauches 16 angebracht, wodurch der flexible Lichtleiter 10 nach der

.w Fig. I hergestellt wird.

Im folgenden ist die Zusammensetzung auf der Gewichtsgrundlage eines sehr zweckmäßigen Matrixglases angegeben:
47 Gew.% Bortrioxid (BX)₁)

u 45 Gew.% Bariumoxid (BaO)
K üew.% Lanthanoxid (LajO.)

Das Entfernen dieses hier beispielsweise· angegebenen, kieselerdefreien Glases gemäß dem oben angegebenen Auslaugen kann in einer Auslauglösung, be-

4Ii stehend aus 5 Vol.% Salzsäure, bei einer Temperatur von angenähert 65 ° C durchgeführt werden, wobei es sich natürlich versteht, daß der angegebene Temperaturwert und Konzentration der Saure, wenn auch hier sehr wirksam für ein Auslaugen, gegebenenfalls Ab-

4s änderungen erfahren können.

Bei Vorliegen einer Gesamtmenge an kieselerdefreiem Glas in dem starren Bündel 34 von etwa 15'/r der Qucrschnittsflächc desselben ist etwa eine Stunde Auslaugzcit pro Quadratmillimeter Querschnitt des

si! Bündels erforderlich. Kin geeignetes Spülmittel für das Säubern eines Bündels 34 von der Salzsäure ist /. B. A/ctoii.

Hierzu 1 Blati Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Lichtleiterfaserbündels, bei dem Glasfasern mit einem Kern hohen Brechungsindex, die jeweils von einem Mantel niedrigeren Brechungsindex umgeben sind, mit einem Matrixglas überzogen und gebündelt werden, anschließend miteinander durch Erweichung des Matrixglases verschmolzen werden, danach das so erhaltene starre Bündel insgesamt ausgezogen wird und zwischen den Endflächen des ausgezogenen Bündels nur das Matrixglas durch geeignete Lösungsmittel ausgelaugt wird, und zwar so, daß an den Endflächen selbst das Matrixglas vorbleibt, dadu'ch g>;
kennzeichne·, daß als Matrixglas An silikalfreies Glas Verwendung findet.

2. LichtleiK .faserbündel nach dem Verfahren gemäß Anspruch !, gekennzeichnet durch einen enganliegenden Schlauch an den Übergängen von den losen Fasern zu den mit dem Matri xglas fixierten Fasern.

3. Lichtleiterfaserbündel nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine flexible Schutzhülle über wenigstens einen Teil der Länge des Lichtleitfaserbündels.