Optical fiber processing

Formgebung und Verbindung optischer Fasern zur Führung und Verteilung von Licht

Am Fraunhofer IZM wurde ein weites Spektrum an Faser-optischen Komponenten entwickelt, um zeitgemäße Anfragen in Anwendungsgebieten der Tele- und Datenkommunikation, der Medizin und des Hochleistungs-Lasings abdecken zu können.

Es können optische Fasern unterschiedlicher Geometrien und spektraler Betriebsbereiche von UV zu MIR verarbeitet werden, um radial-abstrahlende Fasern, verschmolzene Koppler, Faserlinsen, –bündel und -kappen, 3D-Resonatoren, gebogene Fasern, Faser-zu-Chip- und Faser-zu-GRIN-Linsen- Verbindungen etc. herzustellen. Als Standardwerkzeuge dienen hierzu kundenspezifische CO2-Laser-Bearbeitungssysteme, Infrarot-Heizkörper, Vytran Faserbrecher und Fujikura Spleißgeräte.

 

Modularer Faserschmelz-Aufbau

Ein konventioneller Aufbau zum Schmelzen von Fasern wurde zur Anfertigung von Faserkomponenten aus unterschiedlichen Materialien angepasst. Zu diesen Komponenten zählen unter anderem Dickkern-Glasfaserkoppler, evaneszente Fasertaper, Laser-strukturierte Glasflaschenresonatoren und MIR-Fasertaper.

Weitere Infos: Herstellung von Dickkernkopplern

Dickkern-Glasfaserkoppler bestückt in einem geschichteten Glas-Package. Optische Dämpfung von 1.5 dB @ λ=850nm
© Foto Fraunhofer IZM

Dickkern-Glasfaserkoppler bestückt in einem geschichteten Glas-Package. Optische Dämpfung von 1.5 dB @ λ=850nm

Laser-gestütztes Zusammenführen von Fasern

CO2-Laser-gestützte Systeme erlauben mittels eingetragener Wärme über einen definierten Bereich des Glasmaterials eine kontaktlose Bearbeitungsmethode für optische Fasern.
Dies erlaubt zB die zuverlässige Herstellung von Faser mit Faserkappen, die direkte Zusammen-führung von Fasern/Kapillaren mit (mikrofluidischen) Chips. Außerdem können optische Fasern an Glaselemente wie GRIN-Linsen oder Substrate der intergrierten Optik angeschweißt werden. Vorteilhaft: Klebstoff-freie Grenzflächen.

Weitere Infos: Schweißen von Glasfasern und Glaskapillaren mit dem Laser

An GRIN-Linse angeschweißt an optischer Faser | Faserarray angeschweißt an Mikrolinsenarray
© Foto Fraunhofer IZM

An GRIN-Linse angeschweißt an optischer Faser | Faserarray angeschweißt an Mikrolinsenarray

Laser-gestütztes Zusammenführen von Fasernenden

Unter der Verwendung von Laser-gestützten Fertigungstechniken kann das Ende einer optischen Glasfaser so gezielt bearbeitet werden, dass diverse geometrische Formen erreicht werden. Als Beispiel können hierfür exemplarisch konvexe Faserlinsen und konisch-inverse Fasern genannt werden, die für die Kollimation und zur seitlichen Abstrahlung von Licht Verwendung finden.

Weitere Infos: Linsen von Glasfasern

Laser-geformte Faser zur seitlichen Einstrahlung von Licht
© Foto Fraunhofer IZM

Laser-geformte Faser zur seitlichen Einstrahlung von Licht

Biegen von Kapillaren

Eine zusätzliche Anwendung erhalten CO2-gestützte Systeme bei mikrofluidischen Verbindungen. Hier können Kapillare mit kleinstem Kurvenradius bei konstantem Innendurchmesser gebogen werden.

 

Laser-geformte Faser zur seitlichen Einstrahlung von Licht
© Foto Fraunhofer IZM

Laser-geformte Faser zur seitlichen Einstrahlung von Licht

Flusssäurenfreies Faserätzen

Fraunhofer IZM entwickelt ein innovatives von Flusssäuren-freies Ätzverfahren, um zuverlässige und robuste optische Glasfaserkomponenten und integrierte, optische Elemente herzustellen. Anstelle eines Ätzmittels wird während dieses Verfahrens eine Salzschmelze zur einheitlichen Bearbeitung von Glasfasern und Kapillaren verwendet.

Weitere Infos: HF freies Ätzen von Glas

Mittels Salzschmelze geätzte SMF-28. Ätzrate: 0.25 µm/min
© Foto Fraunhofer IZM

Mittels Salzschmelze geätzte SMF-28. Ätzrate: 0.25 µm/min