[发明专利]侧向发射的光波导和用于向光波导中引入微修饰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波导，以及一种用于向光波导中引入微修饰的方法。

背景技术

在现有技术中已知的光波导通常由光波导芯(以下称为芯部)和光波导护套(以下称为护套)组成。在此，石英玻璃是常用的制造材料，但不限于此。为了确保芯部内的无损光导，护套的折射率小于芯部的折射率。由此可以在芯部和护套之间的过渡处利用全反射，从而促使在光波导的芯部中光的引导。有时护套由另一个覆盖层覆盖。通常，常规的光波导还额外地具有包裹护套的所谓的涂层和/或缓冲层。这些附加层通常这样实施，以使得它们通常用于光波导的机械稳定性，并且特别地确保光波导的无损可弯曲性和光波导不受外部影响的机械保护。

通常，在一侧输入(einkoppeln)到芯部的光在芯部内几乎无损地行进而在光波导的另一端上从光波导输出(auskoppeln)。为了改变芯部内的光的光路，已知的是，向芯部的材料中或在芯部和护套之间的边缘区域中引入修饰部。通过光在这些可以被描述为干扰的修饰部上的衍射和/或散射和/或折射可以改变光路，从而由此实现所期待的、至少部分在光波导芯部中引导的光的侧面输出(seitliche Auskopplung)。如果沿着芯部和/或芯部与护套之间的边缘区域在限定的路径上引入设定的修饰部，则侧面输出同样可以在该限定的路径上进行。

这样处理的区域可以用作所谓的光纤施加器(Faserapplikator)，其通常设置在光波导的一端或在光波导之间。还已知的是，这些所谓的光纤施加器基本上通过外部附接的附件来实现。因此，例如已知在光波导的一端附接在光波导上的防水连接的附件。在此光波导的机械和/或化学粗糙化的端部或者通过散射颗粒错开的、在以液体密封的方式实施的附件中循环的液体用来使光路改变为光的侧面输出。这类施加器例如在DE 41 37 983 C2，DE 42 11 526 A1或DE 43 16 176 A1中公开。

这种附接的施加器的另一种结构是已知的，例如在DE 101 29 029 A1、US 4,660,925或US 5,196,005中公开了一种被设计为空心体的附件，其被固定在光波导的一端上。该空心体在此通过载体基体(例如硅胶)填充，其中引入了用作散射中心的粒子。在此，散射粒子的浓度可以均匀地分布或者向着端部逐渐增加。

这类附接的光纤施加器大多由聚合物材料制成并因此是弹性和机械可负载的，但也具有显著地缺点，这些缺点主要是基于由光波导和附接的施加器构成的两部分设计。例如，所附接的施加器的热负荷能力通常远低于光波导的热负荷能力。同样地，在这类施加器中存在从光波导上脱离的风险。通常，这类附接的施加器的不同制造商使用不同的材料，由此相应地导致施加器的不同的热特性和机械特性，并且仅适用于特定的波长和功率。因此使不同施加器之间的替换变得困难，特别是这些光纤施加器已针对特定的应用进行了优化。所附接的施加器的另一个主要缺点在于制造过程。组装通常由人工完成，而且由于其复杂性无法自动化。另外，在制造过程中可能会出现起气泡夹杂或异物夹杂，光在气泡夹杂或异物夹杂上被不成比例地分裂，并导致所谓的不期望的热点(Hotspot)，从而导致相对较高的废品率。

在DE 44 07 547 A1中描述了一种在使用聚焦的激光束的条件下在透明材料内部引入微修饰的方法。在此，借助纳秒级的激光脉冲在透明材料内产生可以作为光散射中心的微裂纹。在光波导的情况下将这种方法投入到应用中时，这样产生的微裂纹存在一个问题。这些裂纹在光波导内部可能导致这样的材料弱化，该材料弱化在热负荷或机械负荷的情况下可以导致光波导的弯曲、光波导的损坏甚至断裂。另外，这些微裂纹在大小和相对于光波导轴线的取向方面是不可控的。

DE 197 39 456A1公开了一种用于向光波导中引入作为散射中心的微修饰的方法。其中没有详细描述处理参数，例如所使用的激光束的脉冲持续时间，以致所产生的微修饰的确切的成型是不确定的。但是，确切的形状对光波导的发射和机械稳定性有决定性的作用。

同样在EP1342487 B1中已知一种激光施加器，其包括具有散射装置的光波导，该散射装置适于将在内部引导的光至少部分地由光波导的芯部向外散射，其中至少一部分散射中心形成衍射光栅。尽管描述了适合于在光波导内部引入散射中心的方法，但是没有描述对于有针对性地控制散射中心的成型而言所必需的参数的确切设置。