DE2418644A1 - Optical fibre system for wide band information transmission - has low damping and good mechanical properties - Google Patents

Abstract

The system employs several parallel optical fibres mounted in the same plane on a flexible substrate, with the optical fibre surfaces not contacting the substrate embedded in a flexible protective material. The system is pref. produced by first coating a flexible substrate with optical fibre material which is then coated with a layer of photosensitive varnish. The latter layer is then exposed through a diaphragm and the resulting unexposed areas together with the underlying areas of the optical fibre material are etched away to reveal portions of the substrate. The so formed optical fibres are then covered by a flexible protective layer.

Description

"Lichtleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung" Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtleiteranordnung und auf Verfahren zur Herstellung. einer derartigen Lichtleiteranordnung Lichtleiteranordnungen gemäß der Erfindung können insbesondere Anwendung finden bei breitbandigen optischen Nachrichtenübertragungssystemen. Weiterhin bietet sich eine Anwendungsmöglichkeit in integrierten optischen Schaltungen, beispielsweise in optischen Rechenanlagen, in denen alle wesentlichen- Schaltungsvorgänge mit optischen Mitteln gelöst sind. "Optical fiber assembly and method of making it" The invention relates to a light guide assembly and methods of manufacture. one such light guide arrangement light guide arrangements according to the invention can find particular application in broadband optical communication systems. Furthermore, there is an application possibility in integrated optical circuits, for example in optical computing systems in which all essential switching processes with optical means are solved.

Insbesondere zur Lichtübertragung über längere Strecken werden Lichtleiter benötigt, die eine möglichst geringe Übertragungsdämfung zeigen. Für eine Verwendung als "Nachrichtenkabel" sollte eine Lichtleiteranordnung weiterhin flexibel sein, um die Instalation in vorhandene Geräte oder Gebäude zu erleichtern, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtfeiteranordnung anzugeben, die für eine Verwendung alsachrichtenübertragungsleitung eine geringe Dämpfung aufweist und die infolge günstiger mechanischer Eigenschaften leicht verlegbar ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, vorteilhafte Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lichtlelteranordnung anzugeben. Eine Lichtleiteranordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daS eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Lichtleitern in einer Ebene auf einem flexiblen träger angeordnet ist, und daß die nicht mit dem Träger verbundenen Oberflächen der Lichtleiter von einer ebenfalls flexiblen Schutzschicht umgeben sind.Light guides are used in particular for transmitting light over longer distances required that show the lowest possible transmission loss. For one use as a "communication cable", a light guide arrangement should continue to be flexible, in order to facilitate the instalation in existing devices or buildings, of the invention is based on the object of specifying an optical fiber arrangement that is suitable for use as a message transmission line has a low attenuation and as a result favorable mechanical properties is easy to lay. The invention continues the object is based on advantageous methods for producing such a light filter arrangement to specify. A light guide arrangement according to the invention is characterized in that that a plurality of parallel light guides in one plane on one flexible carrier is arranged, and that the surfaces not connected to the carrier the light guide are also surrounded by a flexible protective layer.

Ein erstes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lichtleiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Träger mit Lichtleitermaterial beschichtet wird, daß auf das Lichtleitermaterial eine Fotolackschicht aufgebracht wird, daß die Fotolackschicht durch eine Blende belichtet wird, daS in einem anschließenden ätzprozeß unbelichtete Teile der Fotolackschicht sowie darunter liegende Bereiche des Lichtleitermaterials bis zum Hervortreten des flexiblen Trägermaterials entfernt werden1 und daß schließlich die Lichtleiter mit einer flexiblen Schutzschicht umhüllt werden.A first method for producing such a light guide arrangement is characterized in that a flexible carrier is coated with light guide material is that a photoresist layer is applied to the light guide material that the photoresist layer is exposed through a diaphragm, in a subsequent Etching process unexposed parts of the photoresist layer as well as the areas underneath the light guide material removed until the emergence of the flexible carrier material are1 and that finally the light guide is covered with a flexible protective layer will.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite eines flexiblen Trägermaterials mit Erhebungen bzw. Rillen versehen wird, daß auf die mit Erhebungen bzw. Rillen versehen Seite des Trägermaterials zunächst Lichtleitermaterial und anschließend eine flexible Deckschiht aufgebracht wird.Another method for producing the light guide arrangement according to the invention is characterized in that one side of a flexible carrier material with elevations or grooves is provided that on the side provided with elevations or grooves of the carrier material first light guide material and then a flexible one Cover layer is applied.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing explained.

In Figur 1 ist schematisch der Aufbau einer Lichtleiteranordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein mit 11 bezeichnetes bandförmiges flexibles Trägermaterial trägt zwei mit 10 bezeichnete im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Lichtleiter.In Figure 1, the structure of a light guide arrangement is shown schematically of the invention shown. A designated 11 ribbon-shaped flexible carrier material carries two designated by 10 essentially parallel mutually extending light guides.

In Figur 1 sind nur zwei derartige Lichtleiter abgebildet; die erfinaungsgemäße Lichtleteranordnung kann aber eine größere Anzahl derartige Lichtleiter enthalten. Auf die Lichtleiter ist eine ebenfalls flexible Deckschicht 12 aufgebracht, so daß alle Oberflächen der Lichtleiter 10 die nicht mit dem Trägermaterial 11 in Verbindun stehen, von dieser Deckschicht 12 umgeben werden. In Figur 1 ist nur ein kurzer Abschnitt einer derartigen Lichtleiteranordnung dargestellt. Die nachfolgend noch beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer derartigen lichtleiteranordnung ermöglichen jedoch in vorteilhafter Weise die Herstellung einer derartigen Lichtleiteranordnung von nahezu beliebiger länge.In Figure 1, only two such light guides are shown; the according to the invention However, the light sensor arrangement can contain a larger number of such light guides. A likewise flexible cover layer 12 is applied to the light guide so that all surfaces of the light guides 10 which are not in connection with the carrier material 11 are surrounded by this cover layer 12. In Figure 1 is only a short one Section of such a light guide arrangement shown. The following still enable described method for producing such a light guide arrangement however, the production of such a light guide arrangement is advantageous of almost any length.

Verfahren zur Herstellung der erfindungungsgemäßen Lichtleiteranordnung werden unter Bezug auf die Figuren 2, 3 und 4 näher beschrieben. Nach einem ersten Verfahren wird zunächst (Figur 2a) auf ein mit 20 bezeichnetes flexibles Trägermaterial in der gesamter Breite des Trägermaterials Lichtleitermaterial 21 aufgebracht.Method for producing the light guide arrangement according to the invention are described in more detail with reference to FIGS. 2, 3 and 4. After a first The method is first applied (FIG. 2a) to a flexible carrier material designated by 20 applied in the entire width of the carrier material light guide material 21.

Auf die Schicht 21 aus Lichtleitermaterial wird sodann eine Fotolackschicht 22 aufgetragen. Gemäß Figur 2b) wird diese Fotolackschicht durch eine mit Maskenöffnungen 25 versehene Maske 23 belichtet. In einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren wird dabei vorzugsweise der flexible Träger 20 mitsamt den darauf- befindlichen Schichten unter einer feststehenden Maske entlanggeführt. Die Maskenöffnungen 25 haben vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt; ihr Durchmesser entspricht der gewünschten Breite der Lichtleiter Bei Verwendung eines negativ arbeitenden Fotolacks werden. die der Belichtung ausgesetzten Bereiche der Fotolackschicht derart verändert, da sie in einem nachfolgenden ätzvorgang vom Äthmittel nicht angegriffen werden. Die nicht belichteten Teile des Fotolacks dagegen, sowie die darunterliegenden Bereich des Lichtleitermaterials werden vom Ätzmittel entfernt. Der Ätzvorgang ist zu beenden, wenn die zuvor von Lichtleitermaterial be;deckte Oberfläche des flexiblen Trägermaterials hervotritt. Infolge des Äthzvorgangs entstehen auf dem flexiblen Trägermaterial Lichtleiter 21 der gewünschten Abmessungen (Figur 2c). Die noch verbliebenen belichteten Bereiche der fotolacksicht 22 können entweder auf dem Lichtleiter 21 verbleiben oder, falle s gewünscht mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden. Die fertige Lichtleiteranordnung gemäß Figur 2d entsteht durch Umhüllung der Lichtleiter 21 mit einer flexiblen Schutzschicht 24.A photoresist layer is then applied to the layer 21 of light guide material 22 applied. According to FIG. 2b), this photoresist layer is provided with a mask opening 25 provided mask 23 exposed. In a continuous manufacturing process is preferably the flexible carrier 20 together with the ones on it Layers passed under a fixed mask. The mask openings 25 preferably have a circular cross-section; their diameter corresponds to Desired width of the light guide When using a negative working photoresist will. changes the areas of the photoresist layer exposed to exposure in such a way that because they are not attacked by the ething agent in a subsequent etching process. The unexposed parts of the photoresist, on the other hand, as well as the areas below of the light guide material are removed from the etchant. The etching process must be ended when the surface of the flexible carrier material previously covered by light guide material emerges. As a result of the etching process, arise on the flexible carrier material Light guide 21 of the desired dimensions (Figure 2c). The still remaining exposed areas of the photoresist layer 22 can either be on the light guide 21 remain or, if desired, removed with a suitable solvent will. The finished light guide arrangement according to FIG. 2d is produced by sheathing the light guide 21 with a flexible protective layer 24.

In einem weiteren erfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung wird ein bandförmiges flexibles Trägermaterial 30, 40 mit vorzugsweise rechteckigem Werschnitt zunächst einseitig mit Erhebungen 92 bzw. Rillen 42 versehen Diese Erhebungen bzw. Rillen können beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß das bandförmige Trägermaterial 30 bzw. 40 dem Druck geeignet geformter Walzen ausgesetzt wird.In a further experience for the production of the light guide arrangement according to the invention is a tape-shaped flexible carrier material 30, 40 with preferably rectangular First of all provided with elevations 92 or grooves 42 on one side. These elevations or grooves can be produced, for example, that the band-shaped Support material 30 or 40 is subjected to the pressure of suitably shaped rollers.

In einem anschließenden Arbeitsgang wird aufg die mit Erhebungen 32 bzw. Rillen 42, siehe Figur 3c bzw. figur 4c Lichtleitermaterial 33 bzw. 43 aufgebraucht. In Figur 3c bestimmt die Breite der Erhebungen 32 im wesentlichen die Querabmessungen des Lichtleiters. In Figur 4c dagegen wird der Lichtleiter durch das auf dem Boden der Rillen 42 aufgebrachte Lichtleitermaterial 43 gebildet. Die Breite des Lichtleiters wird somit durch die Breite dieser Rillen 42 bestimmt. Die mit Rillen bzw. Erhebungen versehen Oberfläche des flexiblen Trägers wird zwar ganzflächig mit Lichtlatermaterial versehen; das zwischen den Erhebungen 32 bzw. Rillen 42 aufgebrachte Lichtleitermaterial ist jedoch für die Funktion der eigentlichen Lichtleiter auf den Erhebungen 32 bzw. in den Rillen 42 nicht abträglich. Dadurch daß das Lichtleitermaterial gleichzeitig auf der gesamten Oberfläche des mit R1llen bzw. Erhebungen vershenen T'rägermaterials'' aufgebracht wird, kann das Herstellungsverfahren vielmehr wesentlich vereinfacht werden. Es sind nämlich keinerlei Masken oder Abdeckungen erforderlich, um die genauen Abmessungen eines Lichtleiters festzulegen. Im Anschluß an das Aufbringen des Lichtleitermaterials -wird entsprechend dem schon gemäß Figur 2 beschriebenen Rerstellungsverfahren die Lichtleiteranordnung mit einer flexiblen Deckschicht 34, 44 abgedeckt. Es entstehen die fertigen Lichtleiteranordnungen gemäß Figur 3d bzw. 4d. In den vorstehend genannten Figuren sind nur noch die als Lichtleiter wirksamen Teile der im Verfahrensschritt nach Figur 3c bzw. 4c aufgebrachten Schicht aus Lichtleitermaterial dargestellt. Die vorstehend beschriebenen Verfahren eignen sich zurkontinuierlichen Herstellung nahezu beliebig langer Lichtleiteranordnungenq Das Verfahren gemäß Figur 2 ist insbesondere dann vorteilhaft anzuwenden, wenn Lichtleiter mit sehr geringen Querabmessungen hergestellt werden müssen.In a subsequent work step, the raised areas 32 or grooves 42, see Figure 3c or Figure 4c light guide material 33 or 43 used up. In FIG. 3c, the width of the elevations 32 essentially determines the transverse dimensions of the light guide. In Figure 4c, however, the light guide is through the on the floor of the grooves 42 applied light guide material 43 is formed. The width of the light guide is thus determined by the width of these grooves 42. Those with grooves or elevations provided surface of the flexible carrier is indeed the whole area with Light latermaterial provided; that applied between the elevations 32 or grooves 42 Light guide material, however, is responsible for the function of the actual light guide the elevations 32 or in the grooves 42 are not detrimental. Because the light guide material at the same time on the entire surface of the provided with R1llen or elevations T'trägermaterials '' is applied, the manufacturing process can rather be significant be simplified. There are no masks or covers required, to determine the exact dimensions of a light guide. Following the application of the light guide material is described in accordance with that already according to FIG The manufacturing process of the light guide arrangement with a flexible cover layer 34, 44 covered. The finished light guide arrangements according to FIG. 4d. In the figures mentioned above, only those that are effective as light guides are still active Parts of the layer of light guide material applied in the process step according to FIG. 3c or 4c shown. The methods described above are suitable for continuous use Production of light guide arrangements of almost any length q The method according to FIG 2 is particularly advantageous to use when light guides with very low Transverse dimensions must be made.

Lichtleiter, in denen nur eine sehr geringe Anzahl von Moden ausbreitungsfähig ist, haben üblicherweise Abmessungen, die in der Größenordnung der weitergeleiteten Lichtwellenlänge liegen.Light guides in which only a very small number of modes can propagate is usually have dimensions on the order of the forwarded Light wavelength lie.

Die Verfahren gemäß Figur 3 bzw Figur 4 eignen sich für die Herstellung von Lichtleiteranordnungen, in denen nicht so grosse Anforderungen an die Abmessungen der einzelnen Tichtleiter gestellt werden müssen Das Aufbringen des Lichtleitermaterials auf den flexiblen Trager kann vorteilhaft durch Aufdampfen im Hochvakuum bzw, durch einen Sputterprozeß erfolgen. Mit diesem Verfahren können nämlich dünne Schichten sehr großer Reinheit auf einer Unterlage abgeschieden werden. Als Material für Lichtleiter mit geringen tibertragungsverlusten eignet sich insbesondere reines Quarzglas. Der Brechungsindex des Trägermaterials und der flexiblen Deckschicht muß in einer dem Fachmann bekannten Weise abweichend vom Brechungsindex des eigentlicin Lichtleitermaterials so gewählt werden, daß im Lichtleiter eine Lichtführung stattfindet. In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch auf das Trägermaterial zunächst noch mindestens eine weitere Schicht von geeignetem Brechungsindex aufgebracht werden, ehe das eigentliche Lichtleitermaterial aufgebracht wird. Weiterhin kann nach Aufbringen der aus Lichtletermaterial bestehenden Schicht auf diese wiederum eine Schicht von geeignetem Brechungsindex aufgebracht werden, bevor die Lichtleiteranordnung durch Aufbringen der die Lichtleiterbahnen abdeckenden flexiblen Deckschicht vollendet wird. Dieses Verfahren ist dann anzuwenden, wenn das Trägermaterial bzw. die Deckschicht keine für die Lichtleiteranordnung günstige Brechzahl aufweist aber wegen anderer günstiger Eigenschaften, beispielsweise wegen seiner großen Reißfestigkeit oder Flexibilität für besondere Anwendungsfälle ausgewählt worden ist.The processes according to FIG. 3 and FIG. 4 are suitable for production of light guide arrangements in which not so great demands on the dimensions the individual tube guides must be provided. The application of the light guide material on the flexible carrier can be advantageous or by vapor deposition in a high vacuum take place a sputtering process. This is because thin layers can be created with this method very high purity can be deposited on a substrate. As a material for light guides with low transmission losses, pure quartz glass is particularly suitable. Of the Refractive index of the carrier material and the flexible cover layer must be in one of the In a manner known to those skilled in the art, it differs from the refractive index of the actual light guide material be chosen so that a light guide takes place in the light guide. In a further education of the invention can also initially have at least one more on the carrier material Layer of suitable refractive index are applied before the actual light guide material is applied. Furthermore, after the application of the light marker material Layer on this in turn a layer of a suitable refractive index is applied before the light guide assembly by applying the Light conductor tracks covering flexible cover layer is completed. This method is to be used if the carrier material or the top layer is not suitable for the Light guide arrangement has a favorable refractive index but because of other favorable properties, for example because of its high tear resistance or flexibility for special Use cases has been selected.

Claims (3)

PatentansprücheClaims 1. Lichtleiteranordnung , dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Lichtleitern (10) in einer Ebene auf einem flexiblen Träger (11) angeordnet ist, und daß die nicht mit dem Träger (11) verbundenen Oberflächen der Lichtleiter (10) von einer ebenfalls flexiblen Schutzschicht umgeben sind.1. light guide arrangement, characterized in that a plurality of parallel light guides (10) in one plane on a flexible carrier (11) is arranged, and that the surfaces not connected to the carrier (11) the light guide (10) are surrounded by a likewise flexible protective layer. 2. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Träger (20) mit Lichtleitermateri-al (21) beschichtet wird, daß auf das Lichtleitermaterial eine Fotolackschicht (22) aufgebracht wird, daß die Fotolackschicht (22) durch eine Blende (23) belichtet wird, daß in einem anschließenden Ätzprozeß unbelichtete Teile der Fotolackschicht sowie darunterliegende Bereiche des Lichtleitermaterials bis zum Hervortreten des flexiblen rägermaterials (20) entfernt werden, unddaß schließlich die Lichtleiter (21) mit einer flexiblen Schutzschicht (24) umhüllt werden. 2. A method for producing a light guide arrangement according to claim 1, characterized in that a flexible carrier (20) with optical fiber material (21) is coated so that a photoresist layer (22) is applied to the light guide material is applied so that the photoresist layer (22) is exposed through a diaphragm (23) becomes that in a subsequent etching process unexposed parts of the photoresist layer as well as underlying areas of the light guide material up to the emergence of the flexible carrier material (20) are removed, and that finally the light guides (21) are wrapped in a flexible protective layer (24). 3. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite (31,41) eines flexiblen Trägermaterials (30, 40) mit Erhebungen (32) bzw.3. A method for producing a light guide arrangement according to claim 1, characterized in that one side (31, 41) of a flexible carrier material (30, 40) with elevations (32) or Rillen (42) versehen wird, das auf die mit Erhebungen bzw. Rillen versehene Seite des Trägermaterials zunächst Lichtleitermaterial und anschließend eine flexible Deckschicht aufgebracht wird.Grooves (42) is provided, which on the with elevations or grooves provided side of the carrier material first light guide material and then a flexible cover layer is applied.