侧向发射的光波导和用于向光波导中引入微修饰的方法技术

本发明专利技术涉及一种光波导以及一种用于制造按照本发明专利技术的光波导的方法，该光波导包括引导光波的芯部和在光波导中的一个区域，其中，在该光波导的区域中设置微修饰，其中，光波导的排布是有序的。

Lateral emission optical waveguides and the method for introducing micro modification into optical waveguides

The invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing optical waveguide according to the invention, the optical waveguide comprises a core guiding light in an optical waveguide and a region, which set the micro modification, in which the optical waveguide region, optical waveguide is arranged orderly.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】侧向发射的光波导和用于向光波导中引入微修饰的方法
本专利技术涉及一种光波导，以及一种用于向光波导中引入微修饰的方法。
技术介绍
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(seitlicheAuskopplung)。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DE4137983C2，DE4211526A1或DE4316176A1中公开。这种附接的施加器的另一种结构是已知的，例如在DE10129029A1、US4,660,925或US5,196,005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DE4407547A1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。DE19739456A1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EP1342487B1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。WO2004/005982A2中描述了一种用于光波导的微结构化的方法，其中使用了超短激光脉冲。该方法和其他上述方法以一般的方式表述并且包括对于所产生的微结构的形状、大小和分布/排布的说明，而没有对微结构和被处理的光波导的热稳定性和机械稳定性方面的特殊设计。已知的是，在光波导的弯曲或其他负荷(例如机械和/或热负荷)的情况下，如果在光波导内部出现的应力极大地影响机械稳定性，则可能发生机械故障(光波导的断裂)。在制造过程中，特别是在牵拉过程中，在光波导护套的外部区域中可能会出现微裂纹。通过在涂层(和/或缓冲层)与护套的护套表面之间的机械连接可以使所产生的应力排散，从而不会导致(所谓的裂纹扩展的)增强并且因此不会损害光波导的机械稳定性。另外还已知的问题在于，光波导内部(例如芯部或护套)的任何进一步的处理会损害光波导的机械稳定性。由此，未处理的光波导所能容许的应力在光波导的处理过程中可能导致裂纹扩展，由此导致光波导的断裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，避免或减少现有技术中的一个或多个缺点。本专利技术的目的特别是提供一种光波导，其适用于使至少部分在内部引导的光从侧面发射并同时提供尽可能高的机械稳定性。另外，本专利技术的目的还在于，提供一种用于向光波导中引入微修饰的方法，这些微修饰适于使至少部分在光波导内部中引导的光从侧面发射。由根据权利要求1的前序部分的光波导出发，该目的通过权利要求1中给出的特征部分以及通过权利要求11所提到的用于引入微修饰的方法的特征得以实现。按照本专利技术的光波导包括引导光波的芯部、在光波导的远端处的一个区域，其中，在该光波导的远端处的区域中设置微修饰，其中，微修饰的排布是有序的。与无序的或混乱的分布相比，通过微修饰的有序分布可以控制光波导中的应力分布和发射几何形状。在无序分布情况下可能发生的是，甚至在应力峰值区域设置其他可进一步提高应力的微修饰。这不可避免地会导致该区域中的进一步的机械弱化，这可能导致光波导的损坏。如果有序地引入微修饰，则可以主动的控制应力分布。由此实现了，机械负荷可以通过微修饰分布，从而在光波导损坏之前可以引入比与具有混乱分布的微修饰的光波导更高的机械负荷。此外，通过有针对性地排布微修饰，可以减少处理时间，因为只在微修饰也对在光波导中引导的光的侧面发射有显著作用的地方引入微修饰。而在无序排布的微修饰的情况下，这是不能保证的。因此，在无序排布的微修饰的情况下，必须引入更多的微修饰，以达到与微修饰的有序的排布相等的侧面发射强度。在光波导的一个优选的实施方式中，将微修饰设置在一个或多个平行的截面上，其中，第一截面垂直于光波导轴线，而且其中，在第一截面上的微修饰的排布通过选自包括微修饰的对称排布、微修饰在第一截面上的密度、微修饰的大小、微修饰相对于光波导轴线的间距、微修饰彼此之间的间距、微修饰的取向或微修饰的位置和分布或其大小和外部形状的其他参数的参数组中的一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导，包括：‑引导光波的芯部‑在所述光波导中的区域，其中，在所述光波导的所述区域中设置微修饰，其中，所述微修饰的排布是有序的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.19 DE 102015008277.9;2015.11.17 DE 10201511.一种光波导，包括：-引导光波的芯部-在所述光波导中的区域，其中，在所述光波导的所述区域中设置微修饰，其中，所述微修饰的排布是有序的。2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述微修饰排布在一个或多个截面上，其中，所述截面基本上垂直于光波导轴线，而且其中，在所述截面上的微修饰的排布通过选自包括微修饰的对称排布、微修饰在截面上的密度、微修饰的大小、微修饰相对于光波导轴线的间距、微修饰彼此之间的间距、微修饰的取向或微修饰的位置和分布或其大小和外部形状的其他参数的参数组中的一个或多个参数描述。3.根据权利要求1或2所述的光波导，其特征在于，在第一截面上的微修饰的排布在至少一个另外的截面上重复。4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，第一截面上的微修饰的排布在其上重复的截面相对于所述第一截面以一个角度旋转。5.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述第一截面和所述微修饰的排布在其上重复的另外的截面之间的间距大于一个微修饰的范围。6.根据权利要求3或4所述的光波导，其特征在于，在所述第一截面和第一截面上的微修饰的排布在其上重复的截面之间存在至少一个具有微修饰的另外的截面，所述另外的截面所具有的微修饰具有不同于所述第一截面的排布。7.根据权利要求2至6中任一项或多项所述的光波导，其特征在于，在所述截面上的所述微修饰围绕所述光波导轴线旋转对称地设置。8.根据权利要求2至6中任一项或多项所述的光波导，其特征在于，所述微修饰设置在一个空心椎体上，其中，所述空心椎体的纵轴线位于所述光波导轴线上。9.根据权利要求2至6中任一项或多项所述的光波导，其特征在于，所述微修饰设置在多个空心椎体上，其中，所述空心椎体具有不同的直径，并且其中，所述空心椎体的纵轴线位于所述光波导轴线上。10.根据上述权利要求中任一项或多项所述的光波导，其特征在于，其中设置有所述微修饰的光波导的区域在所述光波...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛努埃拉·希瓦格梅尔，维丽娜·克纳佩，大卫·阿什肯纳西，汉斯·约阿希姆·卡皮厄斯，
申请(专利权)人：临床激光热疗系统公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE