DE2710949A1 - Verfahren zum herstellen einer hermetisch verschlossenen durchfuehrung fuer eine optische faser - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer hermetisch verschlossenen durchfuehrung fuer eine optische faser

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Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH 27 109 A 9
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radockestra&e 43 Telelon (089) 883603/88 J604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Palentconsull 67 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186 237
Die Erfindung bezieht sich auf hermetisch verschlossene Durchführungen für optische Fasern sowie auf ein Herstellungsverfahren hierfür.
Die neuere Entwicklung der optischen Nachrichtenübertragung hat zu speziellen Vorrichtungen und Bauteilen Anlaß gegeben, die speziell auf diese Technologie zugeschnitten sind. So werden die derzeit in Frage kommenden optischen Systeme aktive optische Quellen und Detektoren aufweisen, die eine hermetische Verkapselung erfordern, um die optischen und elektrischen Bauteile vor einem Angriff umgebungsbedingter Verunreinigungen, z. B. Feuchtigkeit, zu schützen. Insoweit optische Signale aus der hermetischen Verkapselung über optische Fasern austreten oder in diese eingeführt werden, sind hermetisch verschlossene Faserdurchführungen erforderlich. Eine befriedigende hermetisch verschlossene Faserdurchführung sollte dabei billig und zuverlässig sein und durch ihre Konstruktion keine nennenswerte Änderungen der optischen oder mechanischen Eigenschaften der optischen Faser verursachen.
Demgemäß ist entsprechend der Erfindung eine solche Durchfüh-
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München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach ■ Dr. Bergen · Zwirner
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rung, die die vorstehenden Anforderungen erfüllt und vergleichsweise einfach zu konstruieren ist, hergestellt durch Einsetzen und Zentrieren der Faser durch ein Metallrohr hindurch, Füllen des Ringraums zwischen Rohr und Faser mit einem Lot (ζ. B. in Gestalt eines zylindrischen Vorformlings), Erhitzen des Lotes zu dessen Erschinelzung und Abkühlenlassen. Das Lot drängt sich nach Erstarrung und Abkühlung gegen die Faser und bildet ein2 hermetisch verschlossene Durchführung. Das Ganze kann dann durch eine Öffnung in der Wandung des Gehäuses eingesetzt werden, das eine optische Vorrichtung enthält. Die Faser wird gegenüber dieser ausgerichtet und das Rohr mit der Gehäusewandung verlötet oder an dieser anderweitig befestigt. Das Gehäuse wird ausgegast und dann mit einer nichtkorrodierenden Atmosphäre, wie Stickstoff, rückgefüllt.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur die Schnittansicht einer Laser-Baueinheit mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten hermetischen Faser/Metall-Einschmelzung zeigt.
Die dargestellte Baueinheit weist einen Träger 10 auf, ein hierauf befestigtes Gehäuse 12, eine innerhalb des Gehäuses am Träger 10 befestigte Halterung 14 für einen Halbleiterübergangslaser 16, einen Durchführungsleiter 18 für die Stromzuführung zum Laser 16 und schließlich eine Linse 20, die zur
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überwachung in einer V/and des Gehäuses 12 eingesetzt ist. In einer weiteren Wand des Gehäuses 12 ist eine hermetisch verschlossene Durchführung 22 für eine optische Faser 24 vorgesehen, die mit ihrer Stirnfläche 24.1 auf eine Ausgangsfläche des Lasers 16 ausgerichtet ist.
Gemäß der Erfindung wird die hermetisch verschlossene Durchführung 22 hergestellt, bevor das Ganze an der öffnung 26 befestigt wird. D. h., die optische Faser 24 wird in koaxialer Ausrichtung durch das Metallrohr 28 und durch einen mit einer kleinen Bohrung versehenen Lot-Vorformling 30 hindurch eingeführt. Der Vorformling 30 wird bis zum schmelzflüssigen Zustand erhitzt und dann der Abkühlung überlassen. Das Lot drückt sich nach Erstarrung und Abkühlung gegen die Faser und bildet die hermetisch verschlossene Durchführung. Bevorzugt ist, v/ie dargestellt, das Rohr 28 an seinem inneren Ende mit einem Hals 28.1 versehen, der zur Zurückhaltung des Lotes und zur Zentrierung der Faser gegenüber dem Rohr vorgesehen ist. Die Rohr-Faser-Anordnung (also die Durchführung 22) wird gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der dargestellten FUhrungsbuchse 36 in die öffnung 26 eingeführt und wird die Faser 24 gegenüber der Ausgangsfläche des Lasers ausgerichtet, wonach das Rohr 28 mit dem Gehäuse bei 44 und 46 verlötet wird. Das Gehäuse wird ausgegast und mit neutralem, nichtkorrodierendem Gas gefüllt.
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Die erfindungsgeraäße hermetisch verschlossene Durchführung hat zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften. So sind die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Lot 30 und Faser 24 vorteilhaft, weil die resultierenden Spannungen in der Glasfaser, die nach dem Abkühlen an der Glas/Metall-Grenzfläche entstehen, sämtlich Druckspannungen sind und deshalb ein Wachstum von Sprüngen oder Rissen in der Glasfaser blockieren. Unter Berücksichtigung des Einflusses eines Kupferrohrs für das Rohr 28 kann der vom Lot auf die Faser ausgeübte Druck als oberhalb 770 kg/cm liegend bestimmt werden. Da jedoch wegen der geringen Fließfestigkeit das Lot einen solchen Druck nicht aufnehmen kann, findet rasches Kaltfliessen statt bis der Druck auf etwa 315 kg/cm abgesunken ist. Diese im Lot vorhandene Restspannung könnte sich allmählich freisetzen und zu einem Ausfall der Dichtung führen. Simulierte Alterungstests unter Verwendung eines 60% Sn-40% Pb-Lotes zeigten, daß Spannungsrelaxation bei Zimmertemperatur nicht als Ausfallmechanismus für solcherart hergestellte Durchführungen angesehen werden können. Tatsächlich ist keine der bei den jeweiligen Testtemperaturen geprüfte Durchführungen ausgefallen. Zusätzlich hierzu wurden zwei der Durchführungen auf die Schmelztemperatur des Lotes 30 erhitzt, und es wurde gefunden, daß die Durchführung hermetisch verschlossen blieb, bis das Lot 30 tatsächlich aufgeschmolzen war.
Drei Durchführungen wurden auch in Temperaturzyklen geprüft,
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während derer sie 100 mal von -50° C auf +105° C erhitzt worden sind. Hierbei wurden keine Lecks mit einem Prüfgerät beobachtet, mit dem Luftäquivalentdurchsätze bis herab auf 10 cnr/Sekunde gemessen v/erden konnten. Eine Durchführung wird als hermetisch verschlossen angesehen, wenn der Leckdurchsatz etwa 10 cnr/Sekunde oder weniger beträgt.
Auch die Signalübertragung durch die hermetisch verschlossene Durchführung wurde geprüft und als unbeeinflußt geblieben befunden. Zugprüfungen ergaben, daß die Faser durch den Herstellungsprozeß der hermetisch verschlossenen Durchführung nicht geschwächt waren.
Es wurden auch hermetisch verschlossene Durchführungen mit anderen Loten einschließlich 50 % Sn - 50# Tb hergestellt und ähnlich befriedigend befunden.
Außerdem wurden hermetisch verschlossene Durchführungen in der vorstehend beschriebenen Weise für mehrere verschiedene Faserzusammensetzungen einschließlich borsilikatummantelte Quarzglasfasern und quarzglasummantelte Fasern mit germaniumoxiddotiertem Quarzglaskern hergestellt. Für alle Fasern waren die Resultate im wesentlichen gleich.
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Claims (6)

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Postadresse München: Patentconsul! 8 Müncnen 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Palenlconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186 Western Electric Company, Incorporated Camlibel 2-1 New York, N.Y., USA Verfahren zum Herstellen einer hermetisch verschlossenen Durchführung für eine optische Faser Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer hermetisch verschlossenen Durchführung für eine optische Faser, gekennzeichnet durch
a) axiales Einsetzen der Faser (24) durch ein Metallrohr (28) hindurch,
b) Füllen des Ringraums zv/ischen Rohr und Faser mit einem Lot (30),
c) Erhitzen des Lotes, bis dieses aufschmilzt, und
d) Abkühlenlassen des Lotes bis zu dessen Erstarrung.
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München: Kramer · Dr.Weser ■ Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Or. Bergen · Zwirner
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Lot in Gestalt eines hohlen Vorformlings verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorformling in das Rohr eingesetzt wird, nachdem die Faser durch den hohlen Vorformling hindurch eingesetzt worden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Zinn-Blei-Legierung als das Lot verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zinn-Blei-Legierung mit 50 bis 60 % Zinn, Rest Blei verwendet wird.
6. Hermetisch verschlossene Durchführung für eine optische Faser, gekennzeichnet durch ein über die Faser geschobenes Metallrohr und eine Lotfüllung im Ringraum zwischen Rohr und Faser.
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DE19772710949 1976-03-18 1977-03-12 Verfahren zum herstellen einer hermetisch verschlossenen durchfuehrung fuer eine optische faser Pending DE2710949A1 (de)

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