一种多光纤光导(1)，其包括多根光导光纤(3)，每根光纤(3)包括：细长玻璃芯(5)，其中所述芯(5)被玻璃包层(7)包围，使得所述包层(7)与所述芯(5)形成刚性连续的玻璃元件(9)，并且其中所述芯(5)具有比所述包层(7)更高的折射率，使得光能够沿所述玻璃芯(5)通过全反射被引导，并且其中所述多光纤光导(1)的玻璃元件(9)具有两个邻接面(10、11)，所述芯(5)终止于所述两个邻接面(10、11)，使得光能够沿着所述芯(5)从一个邻接面(10)被引导到另一个邻接面(11)，并且其中所述芯(5)和所述包层(7)的玻璃含有碱金属离子，并且其中所述玻璃的碱金属离子在每个邻接面(10、11)处至少部分地被离子交换层(13)内的较高原子序数的碱金属离子交换，所述离子交换层(13)内交换的碱金属离子在所述邻接面(10、11)处施加压应力。11)处施加压应力。11)处施加压应力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多光纤光导、具有多光纤光导的装置及其制造方法
[0001]本公开一般涉及光纤光导。具体而言，本公开涉及具有多根熔合的光导光纤的光纤装置。
技术介绍
[0002]一种由熔合的光纤组成的光纤光导是光纤面板。US 2008/0069505 A1公开了一种覆盖有光纤面板的像素显示器，该光纤面板安装在距像素一定距离处。此外，US 2006/0008220 A1描述了一种使用光纤面板的光学低通滤波器。
[0003]在显示器前面使用的光纤板可用于增大或减小视角，或者通常用于相对于显示器移动图像平面。在面板中，单一光纤熔合在一起，使得光纤的纵向方向横向于面板的表面。由于光纤在垂直于面板表面的方向上熔合在一起，所以熔合区域可以提供横向延伸穿过板的弱化区。此外，选择用于光纤光导的玻璃是因为它们的光学特性。因此，就机械稳定性而言，合适的玻璃不一定是最强的玻璃。因此，刚性多光纤光导易于在机械应力下、尤其是在冲击或震动下断裂。
技术实现思路
[0004]因此，本公开的一个目的是提供一种具有改进的机械稳定性以避免断裂的多光纤光导。该目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求定义了有利的改进。
[0005]因此，本公开提供了一种多光纤光导，其包括多根光导光纤，每根光纤包括细长的玻璃芯。芯被玻璃包层包围，使得包层与芯形成刚性连续的玻璃元件。芯具有比包层更高的折射率，因此光能够沿玻璃芯通过全反射被引导。多光纤光导的玻璃元件(9)具有两个邻接面，芯终止于两个邻接面，使得光能够沿着芯从一个邻接面被引导到另一个邻接面。此外，芯和包层的玻璃含有碱金属离子。玻璃的碱金属离子在每个邻接面处至少部分地被离子交换层内的较高原子序数的碱金属离子交换。这样，离子交换层内交换的碱金属离子在邻接面处产生压应力。因此，提供了一种具有化学钢化的邻接面的多光纤光导。已经令人惊讶地发现，尽管芯和包层的玻璃的化学成分不同，但可以在邻接面处形成具有压应力的连续层。
[0006]离子交换层延伸到芯、包层和/或围绕芯和包层的壳的玻璃中。有利地，离子交换层穿透玻璃芯、玻璃包层和/或玻璃壳。有利的是，离子交换层在玻璃芯中的穿透深度是不同的，尤其是小于离子交换层在玻璃包层中的穿透深度。壳提供了额外的机械稳定性，以抵抗来自多光纤光导外部的应力，尤其是抵抗横向引起的应力。
[0007]根据一个实施例，形成多光纤光导的玻璃元件分别是板或盘。在具有板状或盘状玻璃元件的该实施例中，光导的邻接面通常比玻璃元件的最长横向尺寸更靠近。因此，盘或板的厚度小于最长横向尺寸。由于盘的厚度定义了光纤的长度，类似地，光导光纤的长度小于最长的横向尺寸。这种类型的多光纤光导将被称为面板。优选地，该条件也适用于盘或板的最短横向尺寸。因此，优选地，板的厚度或光纤或芯的长度小于盘的最短横向尺寸。
[0008]根据另一实施例，多光纤光导具有细长形状。在该实施例中，光纤长度大于玻璃元
件的最大横向尺寸。
[0009]下面结合附图对多光纤光导及其制造方法及包括该光导的装置进行详细说明。
附图说明
[0010]图1以剖视图示出了多光纤光导。
[0011]图2示出了多光纤光导的邻接面的照片图像。
[0012]图3和图4示出了具有吸光元件的光导的两个示例。
[0013]图5示出了具有圆周壳的多光纤光导。
[0014]图6示出了化学钢化光导与未钢化光导相比的透射图。
[0015]图7示出了具有多光纤光导的传感器装置。
[0016]图8示出了形状为牙科棒的多光纤光导。
[0017]图9至图12示出了生产多光纤光导的方法步骤。
[0018]图13示出了具有玻璃元件的组件。
具体实施方式
[0019]图1示出了具有盘状或板状形状的多光纤光导1的示例。在本实施例中，宽度w或其横向尺寸通常大于光导1的厚度d或长度。
[0020]通常，光导1包括多根光导光纤3。在不限于具体实施例的情况下，光纤3并排布置，使得它们的纵向方向大致相互平行。光纤3包括嵌入包层7的芯5。芯5和包层7的玻璃熔合在一起，使得芯5和包层7形成连续的刚性玻璃元件9。优选地，单根光纤具有微观尺寸，以实现具有高空间分辨率的光信号传输。根据不限于图1所示的具体示例的一个实施例，相邻光导光纤3的间距或中心至中心距离c为2μm至500μm、优选地至多200μm。优选地，芯5之间的包层7的宽度大于0.5μm、优选地大于1μm、优选地大于1.5μm。在某些情况下，芯5之间的包层7的宽度可以大于2μm。
[0021]光导光纤3终止于玻璃元件9的两个相对邻接面10、11。这样，当光纤3连接邻接面10、11时，光纤3引导在邻接面10、11之一处接收的光，并且在相应的相对邻接面11、10处发射光。一方面，玻璃元件9或多光纤光导1的直径可以大于5mm、优选大于15mm、优选大于25mm和/或小于50mm、优选小于40mm、优选小于30mm。另一方面，玻璃元件9或多光纤光导1的厚度可以大于0.3mm、优选大于0.6mm、优选地大于1mm和/或小于2mm、优选地小于1.6mm、优选地小于1.3mm。这样，玻璃元件9或多光纤光导1的直径与厚度之比可以在2和170之间、优选地在16和25之间。这样的尺寸提供了多光纤光导1的广泛应用领域，如电子设备的盖板玻璃，同时保证了足够的机械稳定性。
[0022]芯5和包层7之间的界面在横向方向延伸到邻接面10、11并且可以构成弱化区。为提高多光纤光导1的强度、尤其是弱化区的强度，使邻接面10、11进行离子交换过程，使得在邻接面10、11的表面形成离子交换层13。
[0023]为了获得连续的离子交换层，优选的是芯5和包层7的玻璃都具有碱金属氧化物的成分。优选地，芯5和/或包层7的玻璃的总碱含量(或者也可以是壳17的总碱含量)、尤其是组合的碱含量在3wt％以上、优选5wt％以上，尤其是在具有较小离子半径的碱金属离子的量超过具有较大离子半径的碱金属离子的量的情况下。有利地，具有较小离子半径的碱金
属离子的量与具有较大离子半径的碱金属离子的量的摩尔％之比大于1.5、优选大于2、更优选大于2.2。在某些情况下，具有大离子半径的碱金属离子不存在，或者它们的量极低。由于碱含量高于5wt％，则可以实现充分、并且尤其是改进的化学交换，从而可以将足够量的压应力施加到芯5、包层7和/或壳17的玻璃中。理想地，芯5的玻璃具有比包层7的碱含量低的碱含量。这样，施加到芯5和/或包层7中的压应力可以针对特定应用和/或玻璃组成单独调整。
[0024]在离子交换过程中，玻璃的碱金属离子部分地被具有较大离子半径的较重的碱金属离子交换。这样，离子向离子交换层13内的玻璃施加压应力。根据离子交换过程，Na离子由于扩散而从芯5和/或包层7的玻璃中浸出。通常，根据交换过程所用的时间，具有较大原子半径的碱性离子(主要是K离子)会渗透到芯5和/或包层7的玻璃中，以形成离子交换层13。芯5和/或包层7的玻璃中原子半径较大的碱性离子的穿透深度在离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多光纤光导(1)，其包括
‑
多根光导光纤(3)，每根光纤(3)包括：
‑
细长玻璃芯(5)，其中
‑
所述芯(5)被玻璃包层(7)包围，使得
‑
所述包层(7)与所述芯(5)形成刚性连续的玻璃元件(9)，并且
‑
其中所述芯(5)具有比所述包层(7)更高的折射率，使得光能够沿所述玻璃芯(5)通过全反射被引导，并且其中，所述多光纤光导(1)的玻璃元件(9)具有两个邻接面(10、11)，所述芯(5)终止于所述两个邻接面(10、11)，使得光能够沿着所述芯(5)从一个邻接面(10)被引导到另一个邻接面(11)，其中
‑
所述芯(5)和所述包层(7)的玻璃含有碱金属离子，并且其中
‑
所述玻璃的碱金属离子在每个邻接面(10、11)处至少部分地被离子交换层(13)内的较高原子序数的碱金属离子交换，所述离子交换层(13)内交换的碱金属离子在所述邻接面(10、11)处施加压应力。2.根据前一项权利要求所述的多光纤光导(1)，其中，所述多光纤光导(1)包括以下特征中的至少一个：
‑
所述离子交换层(13)还沿着所述玻璃元件(9)的壳(12)延伸，所述壳在两个邻接面(10、11)之间延伸；
‑
所述离子交换层(13)在所述玻璃芯中的穿透深度与所述离子交换层(13)在所述玻璃包层中的穿透深度不同；
‑
所述芯(5)的热膨胀系数(CTE)与所述包层(7)的CTE不同；以及
‑
所述壳(17)的玻璃的CTE与所述包层(7)的玻璃的CTE不同。3.根据前述权利要求中任一项所述的多光纤光导(1)，其特征在于，所述玻璃元件为盘，所述盘的厚度小于所述盘的最短横向尺寸。4.根据权利要求1或2中任一项所述的多光纤光导(1)，其中，所述多光纤光导(1)具有细长形状，并且所述光导光纤(3)的长度大于所述玻璃元件(9)的最大横向尺寸。5.根据前一项权利要求所述的多光纤光导(1)，包括以下特征中的至少一个：
‑
所述邻接面(10、11)的表面积不同；
‑
所述邻接面(10、11)的形状不同；以及
‑
所述玻璃元件(9)包括至少一个弯曲部。6.根据前述权利要求中任一项所述的多光纤光导(1)，其特征在于以下特征的至少一个：
‑
所述芯(5)排列成六边形图案；
‑
所述包层(7)的玻璃是吸光的；
‑
所述多光纤光导(1)的玻璃元件(9)包括吸光光纤(15)；以及
‑
相邻光导光纤(3)的中心至中心距离为2μm至500μm、优选最多200μm。7.根据前...
【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。