生產(chǎn)聚合物光波導(dǎo)光耦合器的方法技術(shù)

用一個(gè)塑料收縮套將光波導(dǎo)包捆起來并熔融時(shí)，將塑料收縮套加熱至收縮溫度以上，而獲得聚合物光波導(dǎo)的高效光耦合器。該方法是簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的。（*該技術(shù)在2008年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及生產(chǎn)聚合物光波導(dǎo)光耦合器的一種簡(jiǎn)易方法。在無(wú)源的光波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中，耦合器是用于使由輸入光波導(dǎo)到輸出光波導(dǎo)的光信號(hào)分開的光部件。這樣的耦合器包括一個(gè)透明體，它被連接到光波導(dǎo)的光輸入端和光輸出端。除了那些當(dāng)透明澆鑄件與光波導(dǎo)連接或熔合時(shí)所產(chǎn)生的耦合器以外，那些將光波導(dǎo)束扭合在一起并在扭合處被延伸的耦合器產(chǎn)品也是已知的(參見Agarwal，F(xiàn)iberIntegr，Optics6(1)，27-53，1987)。但是，混合型耦合器的生產(chǎn)是復(fù)雜而昂貴的。而且，重現(xiàn)已知耦合器的傳輸損耗是困難的。在不同的輸出光纖之間，功率的波動(dòng)大于1分貝。因此，本專利技術(shù)的目的是找到一種簡(jiǎn)單的，費(fèi)用低的生產(chǎn)耦合器的方法，而且用這種方法生產(chǎn)的耦合器的輸出衰減小，并在輸出光纖之間的功率波動(dòng)小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果采用一個(gè)塑料收縮套來捆扎住并熔合這些光波導(dǎo)，有可能以簡(jiǎn)單的方法生產(chǎn)出高效率的耦合器。為此，本專利技術(shù)涉及了權(quán)利要求1所描述的方法。就是將光波導(dǎo)單向排列起來，用一個(gè)塑料收縮套包捆住2至105根光波導(dǎo)，將收縮套加熱到50至330℃之間而使相同的光波導(dǎo)連接起來的生產(chǎn)聚合物光波導(dǎo)耦合器的方法。按照本專利技術(shù)所描述的方法，將2到105根，最好是2到1000根聚合物光波導(dǎo)單向排列起來并捆扎在一起。可以把光波導(dǎo)扭在一起。一個(gè)塑料收縮套套在所形成的光纖連接面處。收縮套的長(zhǎng)度是5至200毫米，最好是10至100毫米，直徑為0.5至50毫米，最好是1至20毫米。收縮套由聚烯烴，聚氯乙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，氯丁橡膠，1.1-二氟乙烯/六氟丙烯共聚物，硅橡膠，聚脂，氟化乙烯/丙烯共聚物或聚氟烷氧基共聚物，最好是聚烯烴，聚氯乙烯，聚偏氟乙烯或硅橡膠組成。收縮套可以是黑色的，透明的或彩色的。如果是透明的，其折射率n最好在1.35至1.6的范圍中，也可以使用其內(nèi)壁涂有折射率n在1.35至1.6范圍的熱塑性塑料的收縮套。通常，帶有內(nèi)涂層的收縮套是聚烯烴構(gòu)成的。此外，還可以采用雙層收縮套，它包括一個(gè)外套和一個(gè)內(nèi)套。當(dāng)外套達(dá)到收縮溫度時(shí)，內(nèi)套已經(jīng)是熱塑性的了。由外收縮套所施加的壓力，足以在收縮套和聚合物光波導(dǎo)之間產(chǎn)生良好的連接?？梢韵胂螅谔资湛s套之前可用透明的熱塑性塑料帶或薄片捆扎光纖束。從高于收縮套的收縮溫度或低于收縮套的收縮溫度為確定溫度開始，塑料帶或薄片就成為熱塑性的，特別是應(yīng)用在未包覆的聚合物光波導(dǎo)中，起到了光隔離體的作用。帶或薄片的折射率必須小于聚合物光波導(dǎo)芯的折射率。然后將塑料收縮套加熱到50℃至330℃，最好是80℃至200℃之間。在這個(gè)階段，根據(jù)收縮套的性質(zhì)，導(dǎo)管的直徑縮小到1.2∶1至4∶1。如果導(dǎo)管的加熱溫度T低于光波導(dǎo)的軟化溫度TE，確保了光波導(dǎo)束捆扎繃緊。如果T高于TE，則各個(gè)光波導(dǎo)熔合在一起。在這種方法中，由收縮套包裹的光纖束在加熱過程中或加熱后可能被對(duì)稱地或非對(duì)稱地延伸，因而在中間形成一帶腰的雙錐形輪廓(雙錐形圓錐)。由于收縮套的中間部分加熱比兩端更強(qiáng)，在無(wú)延伸的情況也能得到這種雙錐形輪廓。在收縮狀態(tài)下，收縮套壁厚在0.1至4毫米范圍內(nèi)。本專利技術(shù)的方法適用于所有有光學(xué)包層和沒有光學(xué)包層的聚合物光波導(dǎo)，或?qū)τ诒蝗劢拥牟糠忠延脵C(jī)械方法或化學(xué)方法除去了光包層的聚合物光波導(dǎo)。在連接時(shí)，對(duì)用于傳輸數(shù)據(jù)光信號(hào)的耦合器最好采用接頭上沒有光包層的光波導(dǎo)，而為了采光應(yīng)用的光纖束，最好采用接頭上有光包層的光波導(dǎo)。能作熱塑性處理的、合適的光波導(dǎo)的直徑是0.1至3毫米，最好是0.5至1.5毫米，而光纖芯則用如PMMA(芯折射率nk＝1.49)，ps(nk＝1.59)或pc(nk＝1.585)的光纖芯。按本專利技術(shù)的方法，可以方便地生產(chǎn)各種形式的耦合器。對(duì)于星形耦合器，其中達(dá)到和從透明體(＝混合器)引出的光波導(dǎo)數(shù)是相同的(＝有傳輸混合器的星形耦合器)，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)技術(shù)非常簡(jiǎn)單，生產(chǎn)費(fèi)用低，有良好的傳輸性能，特別是在各個(gè)接口之間光功率的波動(dòng)低。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本方法自然地增加了混合棒的機(jī)械強(qiáng)度，不再需要采取特別的穩(wěn)定措施。對(duì)于T型耦合器(一個(gè)輸入端一兩個(gè)輸出端或兩個(gè)輸入端-一個(gè)輸出端)也有制造方法簡(jiǎn)單，傳輸性能良好的優(yōu)點(diǎn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是輸出端和輸入端的直徑相同，所以對(duì)連接器的安裝是方便的。在這里，混合棒的機(jī)械強(qiáng)度隨收縮套而定。可以按照本專利技術(shù)的方法制作星形耦合器并將之對(duì)等分開，而使本方法有效地應(yīng)用于采光用纖維束的生產(chǎn)中。這里，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)技術(shù)非常簡(jiǎn)單，而且光纖維束具有很高的傳輸性能。這是因?yàn)樵诟鞴饫w束的端面沒有導(dǎo)致光損失的自由空間(稱為間隙)。下面用例子來進(jìn)一步描述本專利技術(shù)。例1帶傳輸混合器的4×4星形耦合器的制作將4根直徑為0.5毫米，沒有光學(xué)包層的20米長(zhǎng)的PMMA塑料光波導(dǎo)非相關(guān)的包捆起來。光纖折射率n＝1.49。其后，將內(nèi)徑為1.2毫米，長(zhǎng)3厘米的聚偏氟乙烯透明收縮套拉到該光波導(dǎo)束上，并放在中間。收縮套折射率n＝1.42。然后，將光波導(dǎo)束的端部固定，并將收縮套部位的溫度上升至180℃。到達(dá)此溫度時(shí)，收縮套就開始收縮，而軟化溫度低于180℃的光纖就被互相熔合在一起。在熔合部位，有一長(zhǎng)度L＝2.5厘米，直徑d＝1毫米的園柱形物(稱為混合器棒)。由于n＝1.42的聚偏氟乙烯收縮套的折射率低于PMMA的折射率(n＝1.49)，所以收縮套同時(shí)起到了光包層的作用。在混合器棒和聚偏氟乙烯收縮套的界面層，混合器中光的運(yùn)行是全反射的，所以沒有任何光透射到外面。對(duì)于易碎的混合器，收縮套也同時(shí)起到了保護(hù)套的作用。將凸出端浸泡在聚硅氧烷樹脂清漆液的槽中。由于聚硅氧烷的折射率n＝1.43，低于光纖材料折射率(n＝1.49)，清漆層起到了全反射光包層的作品。帶傳輸混合器的4×4星形耦合器，在有0.6分貝的任意輸出的光纖間的功率波動(dòng)下，傳輸損耗是10分貝。例21×2耦合器(T-型耦合器)的制作。將用PMMA作為包層材料的兩根15厘米長(zhǎng)、1毫米厚的聚苯乙烯光波導(dǎo)對(duì)齊并扭在一起。先用機(jī)械方法除去將被熔合部位的PMMA包層。PS和PMMA的折射率分別是n＝1.59和n＝1.49。之后，將內(nèi)徑為d＝2毫米，長(zhǎng)4厘米的聚烯烴收縮套拉到扭在一起的光纖部位上，該部位的包層已用機(jī)械方法除去。將光纖束的兩端固定。在一個(gè)筒式加熱器中加熱至150℃以上，收縮套縮小。在150℃被熱塑處理的扭在一起的光纖，在收縮力作用下就互相熔接在一起。熔接部位(稱為混合器棒)的直徑是d＝1.4毫米。因此，混合器棒與收縮套在140℃時(shí)一起被延伸直到混合器棒中各光纖直徑為1毫米。冷卻后，從中間將混合器棒分開，在混合器棒分開端的一厘米范圍處將收縮套除去。然后，如例1所敘述的那樣，對(duì)裸露端作浸泡。該1×2耦合器隨著4.2分貝的傳輸損耗而有1∶1的光功率/分束比。例3采光應(yīng)用中光纖束的制備將各自直徑為0.5毫米，長(zhǎng)1米的300根包裸有PMMA的光波導(dǎo)纖維包捆在一起。內(nèi)徑12毫米，長(zhǎng)8厘米的聚乙烯收縮套拉進(jìn)該光纖束的一端上。光纖束的兩端在輕微的拉力下固定。將被收縮套覆蓋的一端放在園形空筒式加熱器中加熱至140℃以上。收縮套縮小而光纖在收縮力的作用下熔合在一起。冷卻后，光纖束的被收縮端縮短了3厘米。將光纖束的端面拋光而成。該光纖束的熔合端的直徑達(dá)8.6毫米。這樣的照明用光纖束具有78%的光傳輸率。權(quán)利要求1.一種，將相同的光波導(dǎo)單向排列本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種生產(chǎn)聚合物光波導(dǎo)光耦合器的方法，將相同的光波導(dǎo)單向排列起來，捆扎在一起并連接起來，其特征是用一個(gè)塑料收縮套包捆２至１０↑［５］根光波導(dǎo)，并將收縮套加熱至溫度為５０至３３０℃。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：捷克恩卡特迪恩，吉根托比，沃納格羅，帕特赫博瑞克斯曼爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西門子公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：DE[德國(guó)]