DE4036628A1 - Verfahren zur herstellung optischer koppler - Google Patents
Verfahren zur herstellung optischer kopplerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung optischer
Koppler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Optische Koppler werden durch direktes Verschmelzen von Licht
wellenleiterfasern miteinander oder von Lichtwellenleiterfasern
mit Glasmassen hergestellt. Das Verschmelzen wird häufig mit
Ausziehvorgängen kombiniert, da zwangsläufig unterhalb einer
vorgegebenen Querschnittsfläche ein Übertritt der Lichtwellen
von einer Lichtwellenleiterfaser auf die übrigen Lichtwellen
leiterfasern erfolgt.
In der europäischen Patentanmeldung 01 74 014 A2 ist ein Kopp
ler und seine Herstellung beschrieben. In einem Glasröhrchen
werden miteinander verdrehte Lichtwellenleiterfasern (Kern und
Mantel) durch einen Brenner indirekt erwärmt und gezogen. An
schließend werden die Öffnungen des Glasröhrchens zum Schutz
des eigentlichen Kopplerelements mit Klebstoff verschlossen.
Das Glasröhrchen dient somit nicht nur als Schutz gegen Verun
reinigungen während der Herstellung, sondern auch weiterhin als
Schutzhülle für den gefertigten Koppler. Zur Verbesserung der
mechanischen Stabilität kann das Glasröhrchen darüber hinaus
mit Flüssigkeiten wie Silikon, Harz oder verschiedenen Plastik
materialien gefüllt werden.
Dieses Herstellungsverfahren eignet sich nur für einfache Kopp
ler, da durch die einseitige Beheizung des Glasröhrchens kein
homogenes Wärmefeld erzeugt werden kann. Außerdem ist eine wei
tere Verbesserung der mechanischen Festigkeit dieser Koppler
wünschenswert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen Her
stellung optischer Koppler mit großer mechanischer Festigkeit
anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene
Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhaft ist die Verwendung von elektrischen Heizelementen,
die ringförmig um die Kopplerkomponenten, dies sind die Licht
wellenleiter und gegebenenfalls eine Glaskapillare, angeordnet
werden. Hierdurch ist die Erzeugung eines praktisch homogenen
Wärmefeldes möglich, dessen Intensität exakt gesteuert oder ge
regelt werden kann.
Vorteilhaft ist ein Verkleben des Heizelements mit dem Koppler,
da sich hierdurch eine hohe mechanische Festigkeit ergibt. Das
Verfahren eignet sich besonders für Koppler, die eine Glashülse
aufweisen. Hierdurch erhält das Koppelelement bereits eine hohe
mechanische Festigkeit und Spannungen durch den aushärtenden
Klebstoff wirken nicht direkt auf die Lichtwellenleiterfasern
ein.
Die elektrische Heizung bewirkt eine gleichmäßige Erwärmung, die
weder durch Turbulenzen eines Gasbrenners gestört wird noch
reaktive Gase entstehen läßt.
Als Heizelemente können Röhrchen, Halbröhrchen, Stäbe usw. ver
wendet werden. Besonders zweckmäßig ist die Verwendung von
Heizröhrchen, die auch eine tonnenförmige oder leicht kegelför
mige Ausbildung aufweisen können. Diese Heizröhrchen können
leicht mit einer elastischen oder harten, unelastischen Verguß
masse oder mit Klebstoff gefüllt werden.
Die Aushärtung der Vergußmasse wird durch die elektrische Er
wärmung des Heizelements beschleunigt.
Besonders kostengünstig ist die Verwendung von mehreren ring
förmig um das Kopplerelement angeordneten Heizstäben. Zur Auf
füllung mit Klebstoff müssen diese jedoch mit einer einfachen
Schutzhülle umgeben werden.
Als besonders günstig hat sich die Verwendung von Graphit als
Heizelement herausgestellt. Es können hier sowohl durch einen
Sinterprozeß verfestigte Heizröhrchen verwendet werden als auch
Heizröhrchen aus weichem Graphit. Die letzteren können durch
den schrumpfenden Klebstoff zerstört werden, wodurch sich je
doch die Spannungen wesentlich verringern.
Das Einfügen der Koppler in ein Außengehäuse dient dem mechani
schen Schutz.
Ein nach dem vorstehenden Verfahren gefertigter optischer Kopp
ler weist eine sehr gute mechanische Festigkeit auf.
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kopplers,
Fig. 2 einen fertigen Koppler,
Fig. 3 eine Variante des Kopplers und
Fig. 4 den in ein Außengehäuse eingesetzten Koppler.
In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist eine Glaskapil
lare 1 durch eine obere Kapillarhalterung 7 und eine untere Ka
pillarhalterung 8 in einem Heizröhrchen 4 fixiert. Die untere
Kapillarhalterung 8 ist über ein Gleitlager 9 an einer Ziehvor
richtung 10 befestigt, während die obere Kapillarhalterung 7
mit dieser fest verbunden ist. Über klammerartige Kontaktie
rungen 5 sind das obere und das untere Ende des Heizröhrchens 4
mit einer Spannungsquelle 19, beispielsweise einem Stelltrans
formator, verbunden. In die Glaskapillare sind hier eine Ein
gangs-Lichtwellenleiterfaser 2 (Kern und Mantel, wobei der Man
tel gegebenenfalls teilweise oder ganz entfernt ist) eingeführt
und mehrere Ausgangs-Lichtwellenleiterfasern 3. Selbstverständ
lich können auch mehrere Eingangs-Lichtwellenleiterfasern vor
gesehen sein oder nur jeweils eine Eingangs-Lichtwellenleiterfa
ser mit einer Ausgangs-Lichtwellenleiterfaser verbunden werden.
Die Verwendung der Glaskapillare ist nur für ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines Kopplers erforderlich, bei dem sie
als Schutz gegen Verunreinigungen dient und mit den Lichtwellen
leiterfasern weitgehend verschmolzen wird. Die Beschichtung der
Lichtwellenleiterfasern muß dabei nur innerhalb des eigentli
chen Kopplerelements (Tapers) 12 (Fig. 2) entfernt werden. In
der Nähe der Öffnungen der Glaskapillare kann die Beschichtung
wegen der größeren mechanischen Stabilität erhalten bleiben.
Die Vorrichtung kann auch zum Verschmelzen einzelner Lichtwel
lenleiter verwendet werden und um Einrichtungen zum Halten oder
zum Verdrillen von Lichtwellenleiterfasern ergänzt werden. Die
Ausgangsteile, im allgemeinen Lichtwellenleiterfasern und die
sie umgebenden Glaskomponenten, zur Herstellung eines Koppler
elements werden hier allgemein als Kopplerkomponenten bezeich
net.
Das Heizröhrchen kann auch geteilt ausgeführt sein, um die Hand
habung zu erleichtern. Beide Heizröhrchenhälften werden dann
mit ihren Kontaktierungen zusammengefügt.
Die Herstellung von Kopplern erfolgt durch Verschmelzen der
Kopplerkomponenten miteinander. Es können zwei oder mehr Licht
wellenleiterfasern miteinander verschmolzen werden. Hierbei
kann auch die Glaskapillare, wie im Ausführungsbeispiel, mit
den Lichtwellenleiterfasern verschmolzen werden. Auch können
- bei entferntem Mantel (Cladding) - nur die Kerne der Licht
wellenleiter miteinander und mit einer sie umgebenden Glasmasse
verschmolzen werden. Ebenso können auch andere Kopplervarianten
hergestellt werden. Die Verschmelzung kann auch mit einem Zieh
vorgang (Tapern) kombiniert sein, was auch im hier beschriebe
nen Ausführungsbeispiel angenommen wird. Der Herstellungsvor
gang eines Kopplers nach Fig. 2 beginnt mit der Erwärmung der
Glaskapillare 1 und der darin eingeführten Lichtwellenleiter
fasern 2 und 3. Durch die elektrische Beheizung ergibt sich
innerhalb einer Heizzone 11 eine homogene Erwärmung, die über
die Spannungsquelle 19 genau gesteuert werden kann. Sobald die
Glaskapillare ausreichend erwärmt ist und plastisch wird, be
ginnt der Ziehvorgang. Die Glaskapillare kollabiert, umschließt
die Lichtwellenleiterfasern 3 und wird einschließlich der in
ihr enthaltenen Lichtwellenleiterfasern 2 und 3 durch den
Ziehvorgang in ihrem Querschnitt verringert. Bei einer ausrei
chend kleinen Querschnittsfläche ergibt sich bei einer Mono
mode-Faser automatisch ein Kopplereffekt. Schmelztemperatur und
Brechung der Glaskapillare und der Lichtwellenleiterfaser sind
natürlich aufeinander abgestimmt. An der Glaskapillare soll
eine Totalreflexion auftreten.
In Fig. 2 ist der fertige Koppler dargestellt. Durch den Zieh
vorgang ist ein Koppelelement 12 mit sehr geringem Querschnitt
im Ziehbereich und entsprechend geringer mechanischer Stabili
tät entstanden. Nach dem Ziehen wird das fertige Koppelelement
12 mit dem Heizröhrchen mechanisch verbunden. Hierzu können die
untere und die obere Kapillaröffnung verklebt oder auch durch
elastische Verschlußteile aus Gummi oder Kunststoff verschlos
sen werden. Hierdurch ergibt sich ein Koppler, der bereits
durch das Heizröhrchen eine große Stabilität gegen mechanische
Belastungen von außen erhält. In diesem Ausführungsbeispiel
wird nur die untere Kapillaröffnung mit einem Klebstoff 13 ver
schlossen, durch den auch das eigentliche Koppelelement 12 im
Heizröhrchen 4 fixiert wird. Die Stabilität wird noch verbes
sert werden, indem der Freiraum 6 (Fig. 1) zwischen dem Kopp
lerelelement und dem Heizröhrchen mit einer Vergußmasse 14,
dies kann ein aushärtender Klebstoff sein, gefüllt wird. Diese
Füllung kann durch eine Öffnung ca. in der Mitte des Heizröhr
chens erfolgen. Das Aushärten der Vergußmasse kann durch eine
leichte Beheizung beschleunigt werden.
Als Material für das Heizröhrchen eignet sich besonders Gra
phit. Ein geringer Abbrand bei der Erwärmung ist ohne Bedeu
tung, da das Heizröhrchen nur einmal verwendet wird und als
Schutzhülse des Kopplers dient. Auch andere Materialien, wie
Keramik-Metall-Verbindungen oder nicht rostender Edelstahl
können zur Herstellung der Heizelemente verwendet werden.
In Fig. 3 ist ein Koppler dargestellt, bei dem als Heizelement
Heizstäbe 23 verwendet worden sind. Eine Hülse 20 ermöglicht
hier ein Vergießen der Heizstäbe mit dem Koppelelement 12.
In Fig. 4 ist ein Koppler dargestellt, der in ein Außengehäu
se zum Schutz gegen mechanische Beanspruchung eingefügt ist.
Innerhalb des Außengehäuses können sich auch eine oder mehrere
Spleißstellen 22 befinden. Der Zwischenraum zwischen Koppler
und der Wand des Außengehäuses kann wiederum durch eine Ver
gußmasse 14 aufgefüllt werden.
Das beschriebene Verfahren zur Herstellung von Kopplern kann
bei den unterschiedlichsten Arten angewendet werden. Wichtig
ist der Verbleib des Heizungsröhrchens als mechanischer Schutz
für das eigentliche Koppelelement, das besonders bei einem
durch einen Ziehvorgang hergestellten Kopplerelement die me
chanische Festigkeit gewährleistet. Durch das Außengehäuse wird
der Koppler gegen stärkere Beanspruchung geschützt.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von optischen Kopplern,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein elektrisches Heizelement (4, 23) um die zur Herstellung eines Kopplerelements (12) dienenden Kopplerkompo nenten (1, 2, 3) angeordnet wird,
daß die Kopplerkomponenten (1, 2, 3) zu einem Kopplerelement (12) verschmolzen werden und
daß das Heizelement (4) bzw. die Heizelemente (23) und das Kopplerelement (12) miteinander mechanisch verbunden werden.
daß mindestens ein elektrisches Heizelement (4, 23) um die zur Herstellung eines Kopplerelements (12) dienenden Kopplerkompo nenten (1, 2, 3) angeordnet wird,
daß die Kopplerkomponenten (1, 2, 3) zu einem Kopplerelement (12) verschmolzen werden und
daß das Heizelement (4) bzw. die Heizelemente (23) und das Kopplerelement (12) miteinander mechanisch verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kopplerelement (12) und das Heizelement (4) bzw. die
Heizelemente (23) miteinander verklebt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Heizelement ein Heizröhrchen (4) oder ein geteiltes
Heizröhrchen verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Heizelement um das Kopplerelement (12) angeordnete
mehrere Heizstäbe (23) verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum (6) zwischen dem Kopplerelement (12) und
dem mindestens einen Heizelement (4, 23) mit einer Vergußmasse
(14) oder aushärtendem Klebstoff (13) gefüllt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Heizelemente (4, 23) aus Graphit verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kopplerkomponenten eine Glaskapillare (1) und in diese
eingeführte Lichtwellenleiterfaser (2, 3) verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erhitzte Glaskapillare (1) mit den eingeführten Licht
wellenleiterfasern (2, 3) ausgezogen wird, wobei nur die Glas
kapillare (1) an mindestens einer Kapillarhalterung (7, 8)
befestigt wird.
9. Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt,
dadurch gekennzeichnet,
daß er mindestens ein elektrisches Heizelement (4, 23) auf
weist, das mit einem Kopplerelement (12) verbunden ist und es
schützend umgibt.
10. Koppler nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Heizelement ein Heizröhrchen (4) oder mehrere Heizstäbe
(23) vorgesehen sind.
11. Koppler nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum zwischen dem Kopplerelement (12) und dem
Heizelement (4, 23) mit einer Vergußmasse (14) oder aushär
tendem Klebstoff (13) gefüllt ist.
12. Koppler nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Heizelement aus Graphit bestehende Heizröhrchen (4)
oder Heizstäbe (23) vorgesehen sind.
13. Koppler nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kopplerelement (12) eine Glaskapillare (1) aufweist,
die mit den eingeführten Lichtwellenleiterfasern (2, 3) ver
schmolzen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904036628 DE4036628A1 (de) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Verfahren zur herstellung optischer koppler |
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DE19904036628 DE4036628A1 (de) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Verfahren zur herstellung optischer koppler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4036628A1 true DE4036628A1 (de) | 1992-05-21 |
DE4036628C2 DE4036628C2 (de) | 1993-03-04 |
Family
ID=6418429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904036628 Granted DE4036628A1 (de) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Verfahren zur herstellung optischer koppler |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4036628A1 (de) |
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