DE2640422A1

DE2640422A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden von lichtleitfasern

Info

Publication number: DE2640422A1
Application number: DE19762640422
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Fujita; Yasuzi Suzaki; Atsushi Tachibana
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-09-10
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1977-03-24
Also published as: JPS5737845B2; FR2323646A1; JPS5233742A; FR2323646B1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Lichtleitfasern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden oder Aneinanderfügen von Lichtleitfasern und insbesondere ein

Verfahren zum Verbinden von Lichtleitfasern hoher Erweichungstemperatur, wie Quarzglas-Lichtleitfasern, insbesondere unter Verwendung von COp-Laser-Strahlen.

Untersuchungen über Lichtleitfasern haben in den letzten Jahren einen derart großen Fortschritt gemacht, daß Lichtleitfasern mit geringem Verlust in der Größenordnung weniger dB praktisch herstellbar sind. Nachrichtenübertragungssysteme mit Lichtleitfasern werden praktisch anwendbar. Dabei ergeben sich jedoch Probleme bei der Verbindung oder Aneinanderfügung von Lichtleitfasern. Das Verbinden von Lichtleitfasern ist dabei in zwei Gruppen aufteilbar, deren eine in der Bildung einer lösbaren Verbindung (z. B. Steckverbindung) besteht, während die andere Gruppe sich auf die Bildung einer festen oder dauernden Verbindung bezieht. Bei dem letzten Verfahren werden die zu verbindenden optischen oder Licht-

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leitfasern so zueinander ausgerichtet, daß sie an den Endflächen direkt aneinander anstoßen unter Verwendung einer Hülse od.dgl. Ebenso werden Lichtleitfasern durch Schmelzen oder durch Verkleben mit einem geeigneten Klebstoff verbunden. Das miteinander Verschmelzen der Lichtleitfasern hat den Vorteil, daß der Reflexionsνerlust der gebildeten Verbindungsstelle herabgesetzt ist im Vergleich mit den direkt aneinander liegenden Enden und ist darüber hinaus auch vorteilhaft gegenüber dem Verkleben, da eine Verbindungsstelle größerer Festigkeit erreichbar ist. Deshalb wird das Verschmelzen als das wirksamste Verfahren zum Bilden einer dauerhaften Verbindung von Lichtleitfasern angesehen.

Bei den ersten Versuchen zur Verbindung von Lichtleitfasern mittels des von DJj.Bisbee entwickelten Verschmelzungs-Verfahrens erfolgte die Verschmelzungs-Verbindung zwischen Lichtleitfasern mit relativ geringer Erweichungstemperatur (etwa 6^0 ⁰C) mittels eines geheizten Niehrom-Drahtes. Dieses Verfahren ist jedoch nicht auf die Verbindung oder Aneinanderanfügung von Quarzglas-Lichtleitfasern hoher Erweichungstemperatur bzw. hohen Erweichungspunktes anwendbar, die bei den meisten praktischen Anwendungsfällen verwendet werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Lichtleitfasern anzugeben, durch das_/unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ₍ Lichtleitfasern hoher Erweichungstemperatur, wie Quarzglas-Lichtleitfasern, also üblich.... verwendete.. Lichtleitfasern, mit geringen Verbindungs-Verlusten und mit hoher mechanischer Festigkeit miteinander verbindbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu verbindenden Enden der Lichtleitfasern mit einem fokussierten

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-ir-

Laserstrahl einer Wellenlänge, die von den Lichtleitfasern absorbiert wird, bestrahlt -werden.

Die durch die Erfindung erreichte Verbindungsstelle weist im wesentlichen die gleiche mechanische Festigkeit wie die Lichtleitfaser selbst auf. Dabei kann der Niederschlag von Verunreinigungen während des Verschmelzens verhindert und die Überwachung der für die Verschmelzung verwendeten Wärmemenge erleichtert, werden. Außerdem ist die Reproduzierbarke it sehr hoch und weist die Verbindung geringe Verluste auf.

Die Erfindung gibt also ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden oder Aneinanderfügen von Lichtleitfasern, insbesondere Quarzglas-Licht leitfasern als Hauptbestandteilen, die hohe Erweichungstemperatur besitzen, durch Verwendung von CCU-Laser-Strahlen im TEM -Mode derart, daß eine Laser-Leistung von etwa 1 W der Lichtleitfaser pro Flächeneinheit zugeführt wird. Mindestens zwei Lichtleitfasern werden durch Verschmelzen miteinander verbunden, wobei die End-Teile einander gegenüberliegend angeordnet oder positioniert sind, wodurch sich eine Verbindung bzw. eine Verbindungsstelle ergibt, die geringe Verbindungs-Verluste und sehr hohe Zugfestigkeit besitzt.

Die Erfindung wird anhand: der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein eindimensionales Wärmeleit-Mode11 zur Abschätzung der Laser-Leistung, die zur Bildung einer Verschmelzungs-Verbindungsstelle von Lichtleitfasern benötigt wird;

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Fig. 2 die Beziehung zwischen der Laser-Leistung pro Flächeneinheit und der Laser-Bestrahlungs- oder -Beleuehtungsdauer, die zur Verschmelzung notwendig ist;

Fig. 3a, 3b die räumliche Beziehung zwischen zu verbindenden Lichtleitfasern und dem Laser-Strahl;

Fig. 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung von Lichtleitfasern mittels Verschmelzen durch e inenCOp-Las er-Strahl;

Fig. 5 vergrößert die Ansicht einer Verbindungsstelle von Lichtleitfasern;

Fig. 6a, 6b schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung zum Verbinden von Lichtleitfasern;

Fig. 7a, 7b Ausführungsbeispiele, bei denen Teile der zu verbindenden Lichtleitfasern von einem Laser-Strahl an der gesamten Umfangsflache bestrahlt werden;

Fig. 8 einen Wellen-Trennkoppler, der durch Verbinden von Lichtleitfasern durch Verschmelzen hergestellt ist;

Fig. 9a bis 9c andere Wellen-Trennkoppler aus miteinander verbundenen Lichtleitfasern.

Wie erläutert, beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von Lichtleitfasern mittels Verschmelzen durch einen COp-Laser-Strahl , bei dem vorteilhaft die Wärmemenge, die zum Bilden der Verschmelzungs-Verbindungsstelle zwischen Einmoden- oder Mehrmoden-Quarzglas-Lichtleitfasern hoher Erweichungstemperatur benötigt wird, leicht überwachbar und steuerbar ist Wobei - wirksam verhindert wird,daß Verunreinigungen im Verbindungs-Abschnitt niedergeschlagen oder abgelagert werden. Vor einer Erläuterung von Einzelheiten der

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Erfindung wird das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens •zum Verschmelzen von Lichtbildfasern mittels eines C0₂-Laser-Strahls erläutert.

Eine Abschätzung der zum miteinander Verschmelzen benötigten Laser-Leistung kann auf Grundlage eines eindimensionalen Wärmeleit-ModeIls gemäß Fig. 1 erfolgen, die eine Lichtleitfaser 11 zeigt.

Da die Lichtbildfaser 11 geringen Durchmesser d besitzt, kann als gültig angenommen werden, daß der Wärmestrom Q_ in cal/s cm in der gesamten Endfläche der Lichtleitfaser gleichförmig erzeugt wird durch Bestrahlen eines Teils der Endfläche mit einem Laser-Strahl bzw. -strahlenbündel. Die Wärme le it-Gleichung bei der Temperatur T (⁰C) ergibt sich zu

Il - a '^²T 4hT

mit C |cal/gK|= spezifische Wärme der Lichtleitfaser,

Pfg/cm²! = Dichte,
ä [cal/s cm KJ = Wärmeleitfähigkeit, h [cal/s cm Kj = Wärmeübergangs-Koeffizient,

d [cm J = Durchmesser der Lichtleitfaser. In der Gleichung (1) gibt a = A Jp C die Temperatur le it zahl und t die Zeitdauer der Las er-Erwärmung wieder. Der Buchstabe χ bedeutet den Längs-Abstand der Lichtleitfaser von der Endfläche. Wenn zur Zeit t = 0 impulsförmig eine Wärme von jO ical/cm J erzeugt wird, und mit χ = x', mit x' = ein beliebig gewählter Abstand, ergibt sich die Lösung der Gleichung (1) als Green-Funktion G, nämlich:

T . G - -i— fexp^N^) ₊ exp ( - (* + *'^iUp/! ^t) (2) 2/äV ^L ^v 4at ^y ^ 4at ^M ^j)Cp '

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In diesem Zusammenhang wurde angenommen,daß die Umgebungstemperatur der Lichtleitfaser bei O °C bleibt, daß die Lichtle it-Pas er tempera tür anfangs 0 ⁰C beträgt^ und daß bei χ = O auch h = O. Da der Wärmestrom Q(£) = Q bei t = T und x=o erzeugt wird, kann die Gleichung auch folgendermaßen geschrieben werden:

4a(t-t) Gd. ^P

Daraus folgt als Lösung der Gleichung (1):

1 O) ^J

^{τ =} -τ- ί

ίο

4a(t-t)

Die in diesem Zusammenhang zu bestimmenden Größen siiti die Laser-Leistung und die Laser-Erwärmungszeit,die benötigt wird, damit die Endfläche der Lichtleitfaser die Erweichungstemperatur T_s · erreic-ht. · Durch Ersetzen von T durch T_s ¹^d durch Setzen von χ = ο ergibt sich für die Gleichung (4):

= 2 Ts i -1I₃U- I erf

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wobei erf (ζ) die Error- oder Fehlerfunktion darstellt, d. h.

"7

Die Fig. 2 zeigt graphisch die Gleichung (5), angewendet auf eine Quarzglas-Lichtleitfaser,für die gilt C = 0,25 cal/gK, ja = 2,2 g/cm^, λ = 3,5 * 1O~⁵ cal/s cmK, h = 1 * 10~²cal/s cm² K,

T_s = 2000 ⁰C und d = 1,5 .· 10 cm. Da die Quarzglas-Lichtleitfaser Infrarotstrahlung bei 10,6 /um nahezu vollständig absorbiert, gibt Q auch die zum miteinander Verschmelzen der Lichtleitfasern notwendige Laser-Leistung wieder. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß die Laser-Leistung pro Flächeneinheit (Laser-Leistungsdichte) von zumindest etwa 810 W/cm zur Verbindung der Lichtleitfasern mittels Verschmelzen erforderlich ist. Um eine derartige Laser-Leistungsdichte zu erreichen, muß der Laser-Strahl durch Verwendung einer Linse fokussiert werden. Da der Durchmesser einer Lichtleitfaser üblicherweise etwa 100 /Um bis 300 /Um beträgt, ist ein Laser-Strahl, der auf einen kleineren Bereich fokussiert ist, unwirksam. Das heißt, ein Laser-Strahl mit einem Durchmesser von etwa 400 /um genügt, um die Lichtleitfasern aller Durchmesser miteinander zu verschmelzen. Die erforderliche Laser-Leistung beträgt dann

w (2 *. 1O~²)² · 810 *■ 1,0 W.

Das bedeutet, daß alle erhältlichen Quarzglas-Lichtleitfasern miteinander verschmolzen werden können, wenn eine

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Laser-Strahlungsquelle mit einer Ausgangsleistung von etwa 2 W verwendet wird.

Bei einem Versuch wurden Quarzglas-Lichtleitfasern zueinander ausgerichtet nahe dem Brennpunkt einer Linse zum Fokussieren des Laser-Strahls angeordnet mit Hilfe eines Mikroskops der Vergrößerung 50, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Im Brennpunktbereich, in dem die Laser-Strahlungsenergie wirksam zum Aufwärmen der Lichtleitfaser beiträgt, besitzt der Laser-Strahl einen Durchmesser von etwa 290 /um. Wenn die aneinander anliegenden End-Teile der Lichtleitfasern etwa 1 bis 5 s bestrahlt wurden von einem CO₂-Lasergerät mit einer Ausgangsleistung von 0,5 bis 0,8 W, konnten die Lichtleitfasern miteinander verschmolzen werden zur Bildung einer sehr guten Verbindung. Die Ergebnisse des Versuchs stimmen sehr gut mit der in Fig. 2 dargestellten Abschätzung überein, die ergibt, daß eine Laser-Leistung von 0,53 W zum Erwärmen des Bereichs erforderlich ist, der eine Länge von 144 /um vom Ende der jeweiligen Lichtleitfaser bei

2000 C einnimmt, bei einer Bestrahlung während 1 bis 5 s.

Der Übergangs- oder Verbindungs-Verlust an dem so gebildeten miteinander verbundenen Abschnitt ist kleiner als 0,5 dB· Der Abstand zwischen den Endflächen der zueinander ausgerichteten Lichtleitfasern ist abhängig von der linearen Wärmedehnung der verwendeten Lichtleitfasern bestimmt. Der lineare Wärmedehnungskoeffizient für Quarzglas-Lichtleitfaser beträgt

—Ύ 1
etwa 6 * 10 K~ . Wenn folglich ein Stück . . Quarzglas-Lichtleitfaser auf etwa 2000 ⁰C über einen Längenabschnitt

von etwa 300 /Um erwärmt wird, unterliegt die Faser einer / <j

Dehnung von 0,36 ,um (nämlich 300 ,um * 6 ν 10 ' .·.. 2000 K). Wenn zwei Lichtleitfaser-Stücke miteinander verbunden werden, beträgt die gesamte lineare Ausdehnung etwa 0,72 ,um. Daraus

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folgt, daß der Abstand zwischen den Enden der einander gegenüberliegenden -und ausgerichteten Quarzglas-Fasern kleiner als etwa 1 /um zu wählen ist.

Bei einem Versuch konnten Quarzglas-Pasern mit sauber geschnittenen Endflächen zur Bildung einer zufriedenstellenden Verbindung miteinander verschmolzen werden, selbst dann, wenn die Endflächen einander berührend angeordnet waren. Wenn jedoch Fasern mit nicht sauber geschnittenen Endflächen verwendet werden, mußten die Endflächen einander berühren und gegeneinander gedrückt werden, während der Bestrahlung mit COp-laser-Strahlen.

Wie sich aus der Beschreibung ergibt, werden gemäß der Erfindung zwei miteinander zu verbindende Lichtleitfasern zueinander ausgerichtet mit Hilfe eines Mikro-Manipulators oder einer Führung, wie sie weiter unten erläutert wird, so daß die sich gegenüberliegenden Endflächen der Lichtleitfaser nahe dem fokussierenden Linsensystem für einen Laser-Strahl angeordnet oder positioniert werden, d. h. im Bereich des fokussierten Laser-Strahls. Der Abstand zwischen sich gegenüberliegenden Endflächen der ausgerichteten Lichtleitfasern ist so gewählt,daß die Endflächen miteinander in Berührung kommen, infolge deren Wärmedehnung, wenn sie mit dem Laser-Strahl bestrahlt werden. Ein Laser,der zur Erzeugung von Lichtenergie einer Wellenlänge geeignet ist, die durch Quarzglas-Fasern absorbiert wird, bei relativ geringer Ausgangs Ieistung in der Größenordnung von 1 bis 2 W, wie ein COp-Laser (bzw. eine -Strahlenquelle)_/wird zum miteinander Verschmelzen der sich gegenüberliegenden End-Teile der Lichtleitfaser durch deren Bestrahlung längs eines Abschnitts der Umfangsflache oder um die gesamte Umfangsflache der Faser mittels eines optischen Systems verwendet. Die Bestrahlung

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wird durch den fokussierten Laser-Strahl bewirkt, mit oder ohne geeignete Divergenz während einer Zeitdauer, die aus der oben beschriebenen theoretischen Ableitung bestimmt ist.

Anhand Fig.4 wird ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.

In Fig. 4 ist eine COp-Laser-Strahlenquelle 1 dargestellt, die einen Laser-Strahl 2 erzeugt, der durch ein Linsensystem 3 fokussiert wird. Weitersind ein Beobachtungsmikroskops 4 sowie Halterungen oder Träger oder Führungen 5*6 zur feinen Bewegung in der X.-, Y- und Z-Koordinate vorhanden, die im folgenden als Mikro-Manipulatoren bezeichnet sind. Weiter sind dargestellt mittels Verschmelzen miteinander zu verbindende Lichtleitfasern J₃ 8,eine Photodiode 9 sowie ein Leistungs-Meßgerät 10.

Bei Betrieb der Anordnung gemäß Fig.4 wird der von der COp-Laser-Strahlenquelle 1 abgegebene Laser-Strahl 2 durch die Linse 3, vorzugsweise eine Ge- oder eine ZnSe-Linse_/ fokussiert. Die Lichtleitfasern 7 und 8 sind zueinander nahe dem Brennpunkt der Linse J ausgerichtet mit Hilfe der X-Y-Z-Mikromanipulatoren 5 und 6 unter Beobachtung durch das Mikroskop 4, so daß sich gegenüberliegende Enden der zueinander ausgerichteten Lichtleitfasern 7, 8 von dem fokussierten Laser-Strahl 2 zum miteinander Verschmelzen bestrahlt werden können. Das Ausgangssignal der CO₂-Laser-Strahlenquelle 1 kann mittels der Photodiode 9 und des Leistungs-Meßgeräts 10 überwacht werden.

Die COp-Laser-Strahlenquelle 1 kann kontinuierliche Wellen vom TEM Modus mit einer höchsten Ausgangsleistung von 50 W erzeugen, die kontinuierlich im Bereich von 0,3 bis 50 W verändert werden kann. Die Linse 3 ist z. B. eine ZnSe-Linse

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mit 12,7 cm (5 Inches) Brennweite. Die Lage der engsten Stelle des Strahls sowie deren Radius kann gemessen und bestimmt werden mittels des Waageschneide-*Verfahrens (knife edge technic). Die Lage der engsten Stelle des Strahls kann zu 11,8 cm_/gemessen von der Linse ^,bestimmt werden, während der Radius des Strahls zu 144 /Um bestimmt werden kann. Aus der in Fig. 2 dargestellten Abschätzung ergibt sich, daß die für die Verschmelzung zusammen mit einer Bestrahlungs-Zeit von größer als 1 s benötigte. Laser-Strahlendichte etwa 810 W/cm beträgt. Polglich ergibt sich, wenn die Lichtleitfasern an der engsten Stelle des Strahls angeordnet sind, die zur Verschmelzung erforderliche Laser-Leistung P von mindestens etwa 0,5 W aus

P äs 810 W/cm² . r . (1,44 . lO~²cm)² .

Bei einem ausgeführten Beispiel waren die Lichtleitfasern am engsten Abschnitt des Laser-Strahls angeordnet und mit einem Laser-Ausgangssignal von 0,5 bis 1,0 .W während einer Zeit von 1 s bis 5 s bestrahlt, was eine zufriedenstellende Verbindung ergab. Es wurde festgestellt, daß ein Laser-Ausgangssignal von 0,5 bis 0,8 W geeignet ist, eine Verschmelzungs-Verbindungsstelle mit sehr guter Ausbildung und geringem Verlust auszubilden. Bei einem Laser-Ausgangssignal, das kleiner als 0,4 W ist, wird keine gute Verbindung erzeugt. Andererseits ergibt eine Laser-Leistung von mehr als 1,0 W eine Verschlechterung der Qualität der Faser_ywie z. B. eine Grauverfärbung oder eine Verdampfung des Faser-Werkstoffs, obwohl eine Verbindung gebildet ist. Folglich sind zweckmäßigerweise sowohl die Laser-Leistung als auch die Bestrahlungs-Zeit, die zur Bildung der Verbindung bei den verschmolzenen Lichtleitfasern benötigt ist, aufgrund der abgeschätzten Werte bestimmt, die sich aus den erläuterten methematischen Beziehungen ergeben.

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. η

Die Lichtleitfasern 7, 8 werden in einer oder zwei Richtungen (vgl. Fig. 4 bzw. 5) unter Verwendung der Mikro-Manipulatoren 5 und 6 unter Beobachtung durch das Mikroskop 4 so eingestellt, daß die Mantel-Durchmesser miteinander übereinstimmen. Wenn der Kern oder die Achse der Glasfasern bzw. Lichtleitfasern und deren Mantel-Abschnitt nicht zueinander konzentrisch sind, wird die Ausrichtung der Lichtleitfasern dadurch erreicht, daß ein Laser-Strahl_f.vorzugsweise einer HeNe-Laser-Strahlenquelle,durch die ausgerichteten Lichtleitfasern so geführt wird,daß bestej?Verbindungswirkungsgrad erreicht werden kann.

Die miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern sollten keine Endflächen besitzen, die Wellungen aufweisen oder die schief sind. Es ist jedoch in der Praxis schwer, eine ideale Endfläche zu erreichen. In diesem Fall sind die mit dem Laser-Strahl bestrahlten Lichtleitfasern in Längsrichtung zueinander geführt · über weniger /im bis wenige 10 /um mittels der

Mikro-M&.nipulatoren während des Verschmelzungs-Verfahrens schritts.

Die Fig. 5 zeigt vergrößert eine verschmolzene Verbindung von Lichtwellenleitern. Die Verbindung ist so gebildet, daß Kern und Mantel ihre ursprüngliche Form beibehalten.

Die Übergangs-Verluste an der in dieser Weise gebilueten Verbindung wurden zu kleiner als 0,5 dB festgestellt, bei Messung mit einem Laser-Strahl bei 6328 8, der von einer HeNe-Laser-Strahlenquelle abgegeben ist. Weiter wurde festgestellt, daß die Zugfestigkeit der Verbindung genauso gut ist wie die der Lichtleitfaser selbst.

Die Fig. 6a und 6b zeigen in Ansicht und Aufsicht eine allgemeine Anordnung einer Vorrichtung zur. Verbindung

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von Lichtleitfasern mittels Verschmelzen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 4 gleiche Bauteile. Darüber hinaus sind vorhanden Reflektoren 11 mit einstellbarer optischer Achse, eine Blende 12, eine Grundplatte 13 und eine Halterung 14 für das Mikroskop 4. Weiter sind Einstellknöpfe 15, 16, I7 für die Führungen zur Feinbewegung (Manipulatoren) vorgesehen, die in zugehörige V-Nuten eingreifen. Der Reflektor 11 mit einstellbarer optischer Achse dient dazu, die Lage des engsten Teils des Laser-Strahls mit einer Markierungs-Stellung des Mikroskops in Übereinstimmung zu bringen.

Die Fig. 7a zeigt eine Anordnung, bei der die miteinander zu verbindenden Teile der Lichtleitfasern 7 und 8 um die gesamte Umfangsflache mittels eines Laser-Strahls 2 bestrahlt werden, der vom Laser-Oszillator oder der Laser-Strahlenquelle 1 über einen Spiegel 18 und eine Fokussierlinse abgegeben wird. Dabei sind in der Linse I9 und dem Spiegel axiale Schlitze oder öffnungen ausgebildet, um die Entfernung der verbundenen Lichtleitfasern 7, 8 zu erleichtern.

Die Fig. 7b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Bestrahlung der gesamten Umfangsabschnitte der miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern 7, 8. Der von der Laser-Strahlenquelle 1 abgegebene Laser-Strahl 2 wird mittels eines Konus-Spiegels oder Reflektors I9 und einer konischen Linse 20 in einen zylindrischen Strahl umgeformt. Der zylindrische Laser-Strahl wird den zu verbindenden Teilen 7&, 8a um deren gesamte Umfangsflache über einen Spiegel 21 und einen Fokussier-Spiegel 22 zugeführt, die ebenso jeweils mit Schlitzen versehen sind, um die Lichtleitfasern 7, 8 axial zu positionieren.

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Die Fig. 8 zeigt eine verbundene Lichtleitfaser, die aus drei Lichtleitfaser-Elementen gebildet ist, d. h_vdaß zwei Lichtleitfasern zu einer Lichtleitfaser gemäß der Lehre der Erfindung verbunden sind. Ein derart verbundener Aufbau von Lichtleitfasern bildet einen Wellen-Trennkoppler. Andere Arten von Verbindungen, die als Multi-Wellen-Trennlcoppler dienen, sind in den Fig. 9a bis 9c dargestellt. In Fig. 9a sind drei Lichtleitfasern 8b, 8c mit einer einzigen Lichtleitfaser 7, verbunden. In Fig. 9b sind Paare von Lichtleitfasern 7a, 7b und 8a, 8b miteinander verbunden. Im Fall der Fig. 9c sind gleichzeitig zwei LichtIeitfäsen 7a, 7b mit drei Lichtleitfasern 8a, 8b und 8c verbunden.

Wie sich aus der vorhergegangenen Beschreibung ergibt, hat das Verfahren zum Verbinden von Lichtleitfasern unter Verwendung eines CCU-Laser-Strahls gemäß der Erfindung den Vorteil, daß Quarzglas-Licht le it fas er η mit hohem Erweichungspunkt miteinander verschmolzen werden können, was bei dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines erwärmten Mi-" Phrom-Drahts . unmöglich ist. Weiter kann, da der Wärmestrom, der zur Verschmelzung erforderlich ist, leicht überwacht und eingestellt werden kann, eine Verbindung sehr guter Reproduzierbarkeit und verringerten Verbindungs- oder Übergangsverlustes erreicht werden. Außerdem wird der Niederschlag oder das Eindringen von Verunreinigungen wirksam ausgeschlossen.

Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, bei denen die miteinander zu verbindenden Fasern Quarzglas-Lichtleitfasern waren. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Glasfasern oder Lichtleitfasern mit verschiedenen Bestandteilen anwendbar, da auch in diesen Glasfasern ein COp-Laser-Strahl so absorbiert wird, daß sie geschmolzen und miteinander verbunden werden.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Verbinden von Lichtleitfasern durch Bestrahlen von Teilen der zu verbindenden Lichtleitfasern,

dadurch geke nnzei chnet, daß zumindest ein Abschnitt der Außenflächen der zu verbindenden Teile der Lichtleitfasern mit einem fokussierten Laser-Strahl einer Wellenlänge, die von den Lichtleitfasern absorbiert wird, bestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfasern aus Quarzglas bestehen,und daß zur Bestrahlung der zu verbindenden Quarzglas-Lichtleitfasern ein COp-Laser-Strahl verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Lichtleitfasern um eine geringe Strecke aufeinander zu verschoben werden, während des Schmelzvorgangs durch die Bestrahlung mit dem Laser-Strahl.

4. Verfahren zur Verbindung mehrerer Lichtleitfasern durch Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Lichtleitfasern mit einem solchen Abstand zwischen sich gegenüberliegenden Enden der Lichtleitfasern angeordnet werden, daß sich die Enden infolge der Wärmedehnung der Lichtleitfasern bei der Bestrahlung mit dem Laser-Strahl berühren,

daß die Anordnung nahe dem Brennpunkt einer den Laserstrahl fokussierenden Linse mittels Ausricht^gliedern durchgeführt wird, und

daß die sich gegenüberliegenden Enden der zu verbindenden

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Lichtleitfasern durch entsprechendes Führen der Lichtleitfasern aufeinander zu bewegt werden während der Bestrahlung

liegenden
der sich gegenüber? End-Teile mit dem Laser-Strahl.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis K,

gekennzeichnet durch

eine Laser-Strahlenquelle (1),

je eine Führung (5, 6) zum so Haltern der zu verbindenden Lichtleitfasern (7, 8), daß die zu verbindenden Enden der Lichtleitfasern (7,8) einander gegenüberliegen, und

eine Fokussier-Linse (j5) zum Fokussieren des Laser-Strahls (2) von der Laser-Strahlenquelle (1) anf die End-Teile der zu verbindenden Lichtleitfasern (7, 8).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Strahlenquelle (1) im TEM -Mode abstrahlt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Leistungs-Meßeinrichtung (9, 10) zur Bestimmung und Überwachung der Laser-Strahlungsleistung.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,dadurch gekennzeichnet,daß die Führungen (5*6) Manipulatoren zum Haltern und Ausrichten der Lichtleitfasern (7, 8) sind.

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