Faseraustrittselement

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Faseraustrittselement gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Faseraustrittselements gemäß des Patentanspruchs 18 sowie eine Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung eines Faseraustrittselements gemäß des Patentan spruchs 24.

Auf vielen verschiedenen technischen Gebieten werden heutzutage Glasfasern verwendet. Zu den tech nischen und insbesondere hochtechnischen Anwendungen gehört die Verwendung von Glasfasern zur Lichtübertragung. So werden Glasfasern zur Datenübertragung mittels Licht verwendet; in diesem Fall können die Glasfasern auch als Lichtwellenleiter bzw. als passive Glasfasern bezeichnet werden. Auch werden Glasfasern in der Medizin zum Beispiel zur Beleuchtung sowie zur Erzeugung von Abbildungen zum Beispiel in Mikroskopen, in Inspektionskameras sowie in Endoskopen verwendet. Ferner werden Glasfasern bei Sensoren eingesetzt, welche dann als faseroptische Sensoren bezeichnet werden können.

Ein weiteres Anwendungsgebiet für Glasfasern stellt die Lasertechnik dar. Hier kann die Laserstrahlung als Signallichtstrahlung mittels einer passiven Glasfaser von einer Laserstrahlungsquelle als Signallicht quelle bzw. als Signallichtstrahlungsquelle zu einer Bearbeitungsstelle geleitet werden, um dort zum Beispiel in der Materialbearbeitung oder in der Medizin zum Beispiel ein Schneiden oder ein Schweißen durchzuführen. Auch kann der Laserstrahl als Laserstrahlung auf diese Art und Weise zum Beispiel in der Messtechnik, in der Mikroskopie oder in der Spektroskopie zum Beispiel einer Probe zugeführt werden. Der Einsatz von passiven Glasfasern zur Leitung eines Laserstrahls kann zum Beispiel bei Anwendungen im Maschinenbau, in der Telekommunikation, in der Medizintechnik sowie in der Sensortechnik erfol gen.

Auch können Glasfasern zur Erzeugung bzw. zur Verstärkung von Laserlicht verwendet und als aktive Glasfasern bezeichnet werden. Faserlaser zur Erzeugung von Laserlicht bzw. Faserverstärker zur Verstär kung von Laserlicht weisen hierzu abschnittsweise einen dotierten Faserkern (siehe unten) auf, welcher das aktive Medium des Faserlasers bzw. des Faserverstärkers, d.h. dessen aktive Glasfaser, bildet. Übli che Dotierungselemente des laseraktiven Faserkerns sind insbesondere Neodym, Ytterbium, Erbium, Thulium und Holmium. Faserlaser bzw. Faserverstärker werden unter anderem in der Industrie für Ul- trakurzpulslasersysteme eingesetzt (zum Beispiel bei einer Wellenlänge von ca. 1 pm), in der Messtech nik (zum Beispiel bei LIDAR-Messungen - laser detection and ranging), in medizinischen Anwendungen (zum Beispiel bei einer Wellenlänge von ca. 2 pm) oder in Weltraumanwendungen (zum Beispiel bei ei ner Wellenlänge von ca. 1,5 pm).

Glasfasern, welche zur Verstärkung des Signallichts wie zum Beispiel der Laserstrahlung bei Faserverstär kern oder zur Erzeugung von Laserstrahlung bei Faserlasern verwendet werden, weisen üblicherweise einen Faserkern (Englisch: fiber core) auf, welcher aus reinem Glas wie zum Beispiel aus reinem Quarz glas besteht und im Fall von passiven Glasfasern häufig mit Germanium dotiert ist; bei aktiven Glasfa sern wird üblicherweise eine Dotierung wie zuvor beschrieben verwendet. In bestimmten Fällen kann auch der Fasermantel dotiert sein; dies gilt für passive und für aktive Glasfasern. In Abhängigkeit von der Größe und der numerischen Apertur des Faserkerns kann man zwischen Single-Mode und Multi-Mode Glasfasern unterscheiden. Außerdem kann der Faserkern noch polarisationserhaltende Eigenschaften für das Licht aufweisen und daher als polarisationserhaltende Glasfasern (PM) bezeichnet werden. Auch kann es sich um photonische Kristallglasfasern sowie um Flollow-Core-Glasfasern handeln. Auch wenn sich das Flaupanwendungsgebiet auf Glasfasern bezieht, können Polymerfasern oder Fasern aus ande ren Materialien, zum Beispiel sogenannte Soft-Glass-Fibers für den mittleren IR Bereich, ebenfalls für derartige Anwendung(en) eingesetzt werden.

Der Faserkern wird üblicherweise radial von außen von wenigstens einem Fasermantel (Englisch: fiber cladding) umgeben, welcher üblicherweise in der Umfangsrichtung geschlossen ist und somit den Faser kern vollständig umgibt, von den beiden offenen Enden der Glasfaser abgesehen.

Üblicherweise werden sowohl passive Glasfasern als auch aktive Glasfasern von einer Faserbeschichtung (Englisch: fiber coating) aus zum Beispiel Polymer vergleichbar dem Fasermantel umgeben, welche dann der Glasfaser zugerechnet werden kann. Die Faserbeschichtung kann dem mechanischen Schutz des gläsernen Inneren der Glasfaser dienen sowie deren optische Eigenschaften beeinflussen. Üblicherweise dient bei Glasfasern, in denen das Licht ausschließlich im Faserkern geführt wird (Englisch: Single-Clad Glasfasern), die Faserbeschichtung primär dem mechanischen Schutz. Glasfasern, die Licht im Faserkern und im Fasermantel führen (Englisch: Double-Clad Glasfasern), sind üblicherweise mit einer Faserbe schichtung zur Erfüllung von mechanischen sowie von optischen Eigenschaften ausgeführt.

Zwei in der Praxis häufig vorkommende Querschnittsformen für den Fasermantel sind zylindrisch und oktogonal. Die oktogonale Form für den Fasermantel wird insbesondere bei aktiven Glasfasern einge setzt.

Derartige Glasfasern können in großen Längen hergestellt werden und sind üblicherweise als Rollenwa ren erhältlich. Der Durchmesser des Fasermantels variiert üblicherweise zwischen ca. 80 pm und ca. 1 mm. Besonders bei den größeren Faserdurchmessern wird in der Praxis häufig schon von Faserstä ben gesprochen (Englisch: rod-type fiber).

Für einen Faserverstärker sind typischerweise vier wesentliche passive Faserkomponenten notwendig: ein Signallichtstrahlungseingang als Schnittstelle für die Einspeisung bzw. für die Einkopplung der zu verstärkenden Signallichtstrahlung als Eingangsstrahlung von außerhalb des Faserverstärkers, ein Pum plichtkoppler, welcher die Pumplichtstrahlung nahezu verlustfrei von der Pumplichtquelle in den Mantel der aktiven Glasfaser transportiert, eine Pumplichtfalle, welche nicht absorbiertes Pumplicht aus der aktiven Glasfaser aufnimmt bzw. aus dem Mantel der Glasfaser entfernt, und ein Signallichtstrahlungs ausgang, welche die Ausgangsstrahlung formt und bzw. oder führt und hierdurch nach außerhalb des Faserverstärkers auskoppelt und zur Verfügung stellt. Der Signallichtstrahlungsausgang kann auch als Faseraustrittselement oder als Faseraustrittsoptik bezeichnet werden.

Bei einem Faserlaser werden üblicherweise ebenso ein Pumplichtkoppler, eine aktive Glasfaser, eine Pumplichtfalle und ein Signallichtstrahlungsausgang verwendet. Da hier keine Signallichtstrahlung von außerhalb zugeführt sondern die Laserstrahlung innerhalb des Faserresonators zwischen zwei Reflekto ren bzw. Spiegelelementen erzeugt wird, entfällt der Signallichtstrahlungseingang.

Als Signallichtstrahlungsausgang bzw. als Faseraustrittselement kann in jedem Fall zum Beispiel ein opti sches Fenster mit einer einseitigen Antireflexionsbeschichtung für die entsprechenden Wellenlängen oder eine Linse zur Kollimation der Ausgangsstrahlung dienen. Die Faseraustrittsoptik kann auch eine weitere Glasfaser sein, welche die Ausgangsstrahlung zu einem Bestimmungsort führt. Derartige Fa seraustrittsoptiken werden dabei üblicherweise stoffschlüssig zum Beispiel durch Schweißen, auch Splei ßen genannt, mit dem offenen Ende der Glasfaser verbunden. Hierdurch kann das Signallicht bzw. das Laserlicht direkt in die Faseraustrittsoptik zum Beispiel als optisches Fenster oder als Linse übergehen und von dort aus nach außerhalb zum Beispiel des Faserverstärkers bzw. Faserlasers austreten. Mittels des optischen Fensters bzw. mittels der Linse kann der Strahl des Signallichts bzw. des Laserlichts dabei aufgeweitet werden, d.h. seinen Querschnitt vergrößern und hierdurch seine Leistungsdichte reduzie ren, was für bestimmte Anwendungen günstig bzw. erforderlich sein kann.

Es ist somit bekannt, eine einzelne Glasfaser stoffschlüssig mit einem einzelnen Faseraustrittselement zu verbinden, wie zuvor beschrieben. Für viele Anwendungen, zum Beispiel in der Materialbearbeitung oder in der Medizintechnik, ist es jedoch relevant, mehrere Laserstrahlen in einer möglichst räumlich kompakten und vor allem thermisch und mechanisch hochstabilen Anordnung am Einsatzort zu nutzen. Dies könnte man zum Beispiel in der Freistrahloptik mit einer beliebigen Anordnung von Mikrolinsen realisieren, aber hierdurch würde man die erheblichen Vorteile der Glasfasertechnologie verlieren. Werden stattdessen mehrere Glasfasern mit jeweils einem einzelnen Faseraustrittselement miteinander kombiniert, so führt dies zu einem zusätzlichen Aufwand, um die Faseraustrittselemente zueinander an zuordnen und auszurichten, so dass die jeweiligen Signallichtstrahlen wie gewünscht zueinander austre ten und genutzt werden können. Dies stellt gleichzeitig eine erhebliche Fehlerquelle bei der Montage dar, welche zu einem schlechten oder sogar unbrauchbaren Endprodukt führen kann. Auch vergrößert dies den Bauraum des Endprodukts zumindest im Bereich der Faseraustrittselemente. Ferner lassen sich gewisse Mindestabstände der einzelnen Glasfasern zueinander nicht vermeiden, welche der Größe der jeweiligen Faseraustrittselemente geschuldet sind, welche parallel zueinander angeordnet werden und gemeinsam das eigentliche Faseraustrittselement bilden.

Das US 6,819,858 B2 beschreibt eine geformte Flalterung aus nichtkristallinem Polymermaterial, welche derart konfiguriert ist, dass sie einen Kanal zum Flalten eines Siliziumchips mit einer Vielzahl von neben einander liegenden V-Nuten aufweist, die in einer oberen Fläche zwischen rechten und linken Seitenab schnitten davon gebildet sind, wobei ein ausgesparter Bereich in dem Kanal hinter dem Chip zur Aufnah me einer Faserpufferbeschichtung vorgesehen ist und eine Kerbe in einem oberen Abschnitt der Flalte rung zwischen dem Kanal und einem Seitenabschnitt davon gebildet ist, um Verstärkungsfasern eines optischen Faserkabels zu halten, wobei die V-Nut so konfiguriert ist, dass sie jeweils einzelne optische Fasern darin aufnimmt. Zwei solche geformten Flalterungen mit Siliziumchips sind sicher zusammenge schichtet, wobei die V-Nut der Chips einander gegenüberliegen, um die optischen Fasern dazwischen zu halten.

Das US 6,978,073 B2 beschreibt ein optisches Faserarray umfassend ein Ausrichtungssubstrat, eine Viel zahl von Ferrulelementen und eine Vielzahl von optischen Fasern. Das Ausrichtungssubstrat hat eine Vielzahl von Führungslöchern, die zweidimensional angeordnet sind und sich durch das Substrat erstre cken. Die Ferrule werden jeweils in der gleichen Richtung in die Führungslöcher eingesetzt und haben Durchgangslöcher in den zentralen Abschnitten. Die optischen Fasern werden in die jeweiligen Durch gangslöcher eingepasst und gehalten. Das Führungsloch wird zu einer zylindrischen Form geformt, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Ferrule entspricht. Die Lichteintritts-/Aus- trittsstirnfläche der optischen Faser ist an einer Stirnfläche der Ferrule freiliegend.

Nachteilig bei den beiden zuvor beschriebenen Druckschriften ist deren mechanisch formschlüssiger und bzw. oder kraftschlüssiger FHalt der einzelnen Glasfasern, welcher im Vergleich zu dem zuvor beschriebe nen stoffschlüssigen Schweißen bzw. Spleißen als weniger stabil, definiert und bzw. oder langlebig ange sehen werden kann. Auch können durch die mechanischen Kräfte dieser Verbindungen mechanische Spannungen innerhalb der gehaltenen Glasfasern erzeugt werden, welche das optische Übertragungs verhalten der Glasfasern beeinflussen können. Dies kann insbesondere Undefiniert erfolgen und störend auf die Signallichtübertragung wirken. Nachteilig ist hieran ferner, dass bei dieser Vorgehensweise die freien Enden der Glasfasern, welche die Grenzfläche zwischen dem Material der Glasfaser wie zum Beispiel Glas und der Umgebung wie zum Beispiel Luft bilden, bei der Übertragung von mittleren und hohen optischen Leistungen von einigen Watt bis einigen Kilo-Watt leicht beschädigt oder zerstört werden können.

Die US 2012/045169 Al beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden einer Lichtleitfaser- Array-Baugruppe, das umfasst: Bereitstellen einer Vielzahl von Lichtleitfasern einschließlich einer ersten Lichtleitfaser und einer zweiten Lichtleitfaser, Bereitstellen einer Faserarray-Platte, die eine erste Ober fläche und eine zweite Oberfläche umfasst, Verbinden der Vielzahl von Lichtleitfasern mit der ersten Oberfläche der Faserarray-Platte, Übertragen einer Vielzahl von optischen Signalen durch die Lichtleitfa sern in die Faserarray-Platte an der ersten Oberfläche der Faserarray-Platte, und Emittieren eines zu sammengesetzten Ausgangsstrahls mit Licht aus der Vielzahl von optischen Signalen von der zweiten Oberfläche der Faserarray-Platte. Bei einigen Ausführungen ist die Mehrzahl der optischen Fasern stumpf an die erste Oberfläche der Faseranordnungsplatte geschweißt.

Nachteilig bei der Verbindung des offenen Endes wenigstens einer Glasfaser mit einem optischen Ele ment einer Faseraustrittsoptik ist, dass sowohl bei einem Verkleben mittels eines zusätzlichen Klebstoffs als auch beim Verschmelzen bzw. Verschweißen der Materialien der Glasfaser und des optischen Ele mentes jeweils Material zwischen das offene Ende der Glasfaser und der Eintrittsfläche des optischen Elementes gelangen kann. Dies kann zu Störungen bei der Einkopplung bzw. Übertragung der Signallicht strahlung aus dem Kern der Glasfaser in das optische Element an dessen Eintrittsfläche führen.

Wird zur Vermeidung dieser Nachteile das offene Ende stumpf auf die Eintrittsfläche des optischen Ele mentes aufgesetzt und randseitig durch Verkleben mittels eines zusätzlichen Klebstoffs oder durch Ver schmelzen bzw. Verschweißen der Materialien der Glasfaser und des optischen Elementes miteinander stoffschlüssig verbunden, so kann lediglich eine vergleichsweise mechanisch schwache Verbindung zwi schen dem offenen Ende der Glasfaser und dem optischen Element an dessen Eintrittsfläche erreicht werden.

Auch kann sich die Ausrichtung des offenen Endes der Glasfaser gegenüber der Eintrittsfläche des opti schen Elements bei ungleichmäßiger Klebung bzw. Verschweißung gegen dem stumpfen, d.h. senkrech ten, Aufsetzen ändern, was sich entsprechend auf die Ausbreitung des Signallichts der Glasfaser durch das optische Element hindurch auswirken und sogar zur Unbrauchbarkeit der hergestellten Komponente führen.

Nachteilig ist ferner, dass die Eintrittsfläche sowie weitere Flächen des optischen Elements außen des sen Austrittfläche optisch angeraut sein können. Dies kann dazu dienen, um Störlichtstrahlung im opti schen Element, zum Beispiel aus dem Mantel der Glasfasern oder reflektiertes Signallichtstrahlung von der Austrittsfläche des optischen Elements, aus dem optischen Element zu extrahieren oder diffus zu re flektieren. Die Reduzierung derartiger Störlichtstrahlung kann insbesondere bei höheren optischen Leis tungen für die Umsetzbarkeit der jeweiligen Anwendung bzw. der Reduzierung der Störanfälligkeit des Lasersystems zwingend notwendig sein. Wird auf eine derart optisch angeraute Eintrittsfläche das offe ne Ende der Glasfaser aufgesetzt und dort randseitig stoffschlüssig verbunden, so kann hierdurch der Übergang der Signallichtstrahlung von dem Kern der Glasfaser in das optische Element hinein ebenfalls von der angerauten Oberfläche beeinträchtigt werden. Die Beeinträchtigungen können sich zum Beispiel auf die Signaltransmission an der Verbindungsstelle, die Strahlqualität oder die Polarisation der Signal lichtstrahlung signifikant auswirken. Bei mittleren und hohen optischen Leistungen kann sogar eine Zer störung des kompletten optischen Elementes als Faseranordnung (Faserarrayplatte) und der angebun denen Lasersysteme erfolgen. Wird daher auf die angeraute Eintrittsfläche verzichtet, so können die Vorteile einer angerauten Oberfläche zumindest bei der Eintrittsfläche des optischen Elements nicht genutzt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Faseraustrittselement der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, welches die Vorteile der Glasfasertechnologie nutzen und gleichzeitig die zuvor beschriebenen Nachteile überwinden oder zumindest reduzieren kann. Insbesondere soll eine räumlich möglichst kompakte Anordnung von mehreren Glasfasern im Bereich des Faseraustrittselements ermög licht werden. Zusätzlich oder alternativ soll eine möglichst hohe mechanische Stabilität der Verbindung zwischen Glasfaser bzw. Glasfasern und optischem Element des Faseraustrittselements erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ soll ein möglichst ungestörter Übergangs des Signallichts von der Glasfaser in das optische Element des Faseraustrittselements erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ sollen die Gestaltungsmöglichkeiten von mehreren Glasfasern im Bereich des Faseraustrittselements erhöht wer den. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Faseraustrittselementen geschaffen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Faseraustrittselement mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 sowie durch eine Bearbei tungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Faseraustrittselement mit einer Mehrzahl von Glasfasern mit jeweils wenigstens einem Kern, welcher jeweils ausgebildet ist, eine Signallichtstrahlung zu führen, welche insbesondere eine Laserstrahlung sein kann. Das Faseraustrittselement kann auch als Signallicht strahlungsausgang, als Faseraustrittsoptik oder als Faserarray bezeichnet werden. Das Faseraustrittsele ment weist ferner wenigstens ein optisches Element, vorzugsweise ein optisches Fenster, eine optische Linse, einen optischen Strahlteiler oder ein optisches Prisma, auf, welches mit jeweils einem offenen Ende der Kerne der Glasfasern verbunden und ausgebildet ist, die Signallichtstrahlung von den offenen Enden der Kerne der Glasfasern zu erhalten und als Austrittsstrahlungen über wenigstens eine Austritts fläche nach außerhalb abzugeben. Mit anderen Worten weist jede der Glasfasern wenigstens zwei En den auf, von denen jeweils ein Ende wie zuvor beschrieben gemeinsam mit den entsprechenden Enden der übrigen Glasfasern mit demselben optischen Element verbunden ist.

Das Faseraustrittselement ist dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Enden der Kerne der Glasfa sern, vorzugsweise ferner die offenen Enden von die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mänteln der Glasfasern, mit jeweils einer Eindringtiefe, vorzugsweise gegenüber einer Eintrittsfläche des opti schen Elements, innerhalb des Materials des optischen Elements angeordnet sind, wobei wenigstens das Material der offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner das Material der offenen Enden der Mäntel der Glasfasern, mit dem Material des optischen Elements verschmolzen ist.

Mit anderen Worten werden die offenen Enden wenigstens der Kerne der Glasfasern und vorzugsweise zusätzlich deren Mäntel innerhalb des Materials des optischen Elements angeordnet und dort mit dem Material des optischen Elements stoffschlüssig durch Verschmelzen der Materialien miteinander ver bunden und gehalten. Hierdurch können beim Übergang der Signallichtstrahlung vom jeweiligen Kern der Glasfaser in das optische Element hinein die optischen Eigenschaften der Signallichtstrahlung erhal ten bleiben. Auch kann auf diese Art und Weise die mechanische Stabilität der Verbindung der offenen Enden der Glasfasern bzw. deren Kerne bzw. deren Mäntel gegenüber dem optischen Element verbes sert werden. Das optische Element dient dabei neben der Strahlführung der Signallichtstrahlung durch sein Form und bzw. oder seine Materialeigenschaften auch zur Strahlformung der Austrittsstrahlungen bzw. des hieraus kombinierten Austrittsstrahls.

Zur Herstellung einer derartigen stoffschlüssige Verbindung kann das Material des optischen Elements zumindest in diesem Bereich durch Erwärmen aufgeschmolzen werden, sodass die offenen Enden der Glasfasern in das aufgeschmolzen Material des optischen Elements eingetaucht werden und das aufge schmolzen Material des optischen Elements dann wieder erkalten bzw. erstarren kann.

Die Eindringtiefe der Glasfasern in das Material des optischen Elements hinein kann dabei je nach An wendungsfall derart gewählt werden, dass die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile in Ab hängigkeit der Materialien sowie Formen der Glasfasern sowie des optischen Elements erreicht werden können. Die Eindringtiefe der Glasfasern in das Material des optischen Elements kann dabei vorzugswei se relativ zu einer Eintrittsfläche des optischen Elements zu verstehen sein, wobei die Eintrittsfläche des optischen Elements diejenige Außenfläche des optischen Elements ist, über welche die Glasfasern das optische Element erreichen und in dessen Material eindringen. Mittels der Eindringtiefe können auch die Austrittsstrahlungen, welche auch als ein kombinierter Austrittsstrahl betrachtet werden können, in seinen optischen Eigenschaften beeinflusst werden. Der Eindringtiefe ist dabei derart bemessen, so dass das offene Ende innerhalb des Materials des optischen Elements angeordnet und senkrecht zur längli- chen Erstreckungsrichtung der Glasfasern seitlich umschlossen ist. Die Eindringtiefe ist vorzugsweise we nigstens so groß wie der Durchmesser des Kerns, vorzugsweise des Mantels, des offenen Endes der Glasfasern und bzw. oder bzw. tiefer als die maximale Strukturtiefe einer optisch rauen bzw. optisch an gerauten Oberfläche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das optische Element im Bereich einer Eintrittsfläche mit wenigs tens einigen, vorzugsweise mit allen, offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner mit den offenen Enden von die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mänteln der Glasfasern, verbunden, wobei das optische Element von der Eintrittsfläche hin zur Austrittsfläche sich zumindest abschnittswei se, vorzugsweise vollständig, vorzugsweise stufenförmig oder durchgängig, zunehmend verbreiternd ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die Eintrittsfläche des optischen Elements kleiner als dessen Austrittsfläche bzw. der Querschnitt des optischen Elements vergrößert sich von der Eintrittsfläche zur Austrittsfläche hin. Der Übergang der Eintrittsfläche zur Austrittsfläche kann dabei durchgängig gradlinig oder auch stufenförmig, zum Beispiel in Form von rechteckigen Absätzen aber auch als Wellenform, sein.

Vorteilhaft ist hierbei zum einen, dass Störstrahlungen innerhalb des optischen Elements häufiger in Kontakt mit der Seitenfläche bzw. Mantelfläche bzw. mit den Seitenflächen bzw. Mantelflächen des optischen Elements treten, wodurch die Extraktion der Störstrahlungen aus dem optischen Element heraus verbessert werden kann. Zum anderen kann die Eintrittsfläche des optischen Elements verklei nert und hierdurch der Fläche der zuvor schmelzenden Glasfasern angeglichen werden, wodurch das Volumen reduziert werden kann, welches seitens des optischen Elements zum Verschmelzen zu erwär men ist. Dies kann den Vorgang des Verschmelzens vereinfachen, beschleunigen und bzw. oder die hier für erforderliche Energie reduzieren.

Auch kann hierdurch Material zur Ausbildung des optischen Elements gespart und bzw. oder der erfor derliche Bauraum des optischen Elements geringgehalten werden. Ferner können hierdurch Möglichkei ten zur Verfügung gestellt werden, die Ausbreitung der Signalstrahlungen innerhalb des optischen Ele ments sowie die Austrittsstrahlungen zu beeinflussen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche des opti schen Elements parallel oder winkelig zueinander ausgerichtet. Flierdurch kann die Ausbreitung der Si gnalstrahlungen innerhalb des optischen Elements sowie die Austrittsstrahlungen beeinflusst werden. Dabei kann eine parallele Ausrichtung der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des optischen Elements die Herstellung des optischen Elements vereinfachen und hierdurch dessen Kosten reduzieren. Durch eine winkelige Ausrichtung der Austrittsfläche gegenüber der Eintrittsfläche des optischen Elements können Rückreflexe der Signallichtstrahlung aus dem optischen Element in die Glasfasern zurück redu- ziert werden. Auch können die Austrittsstrahlungen an der Austrittsfläche des optischen Elements ge zielt hierdurch abgelenkt und die Länge des jeweiligen Strahlengangs beeinflusst werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist wenigstens die Eintrittsfläche des optischen Elements, vorzugsweise sind alle Außenflächen des optischen Elements außer der Austrittfläche des optischen Elements, optisch angeraut ausgebildet und wenigstens die Austrittfläche des optischen Elements, vor zugsweise genau die Austrittfläche des optischen Elements, ist mit optisch glatter Oberflächenqualität ausgebildet. Eine optisch angeraute Oberfläche kann beispielsweise mittels einer Bearbeitung mit einem mechanischen Werkzeug wie zum Beispiel durch Schleifen aber auch mittels eines Laserstrahls als Werk zeug erfolgen. Eine optisch glatt ausgebildete Oberfläche kann ebenfalls mittels einer Bearbeitung mit einem mechanischen Werkzeug wie zum Beispiel durch Polieren aber auch mittels eines Laserstrahls als Werkzeug erfolgen. Eine optisch glatte Oberflächenqualität ist gegeben, wenn bei der entsprechenden Wellenlänge bzw. bei dem entsprechenden Wellenlängenbereich der Signallichtstrahlung die notwendi gen optischen Eigenschaften beim Austritt über die Austrittsfläche für die jeweilige Anwendung größ tenteils erhalten werden können bzw. eine entsprechende optische Beschichtung fachgerecht aufge bracht werden kann. Häufig wird zur Bewertung der Oberflächenqualität unter anderem die Scratch-Dig- Spezifikation der Norm MIL-PRF-13830B herangezogen.

Eine optisch angeraute Oberfläche des optischen Elements kann für dessen Außenflächen außer der Austrittsfläche vorteilhaft sein, um Störstrahlungen aus dem optischen Element austreten zu lassen und hierdurch im Volumen des optischen Elements zu reduzieren. Ein derartiges Störlicht kann Mantel licht aus dem Mantel der Glasfasern sein. Auch kann es an den Seitenflächen des optischen Elements zu Re flexion der Signalstrahlungen kommen. Außerdem kann Signallichtstrahlung im optischen Element an der Austrittsfläche teilweise in Form von Störlicht reflektiert werden. Ferner kann Signallichtstrahlung durch Reflexion von außen, zum Beispiel vom Bearbeitungs- oder Anwendungsort der Signallichtstrah lung, erneut ins optische Element gelangen. Zur Reduzierung der genannten Störlichtstrahlungen im optischen Element und damit zur Gewährleistung eines sicheren Betriebszustandes kann wie bereits erwähnt eine optisch angeraute Oberfläche vorteilhaft sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das optische Element, vorzugsweise eine Eintrittsflä che des optischen Elements, wenigstens eine Vertiefung mit einer Tiefe auf, wobei wenigstens einige, vorzugsweise alle, der offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner das Material von die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mänteln der Glasfasern, mit der Eindringtiefe gegenüber der Vertiefung innerhalb des Materials des optischen Elements angeordnet sind.

Mit anderen Worten können die offenen Enden der Glasfasern auf diese Art und Weise tiefer in das Material des optischen Elements eingebracht werden, ohne hierfür die Eindringtiefe zu erhöhen. Statt- dessen wird die Tiefe der Vertiefung der Eintrittsfläche des optischen Elements zum Beispiel durch eine vorangehende Laserbearbeitung oder Fräsbearbeitung derart tief vorgesehen, dass die offenen Enden der Glasfasern zusätzlich um die Eindringtiefe in das Material des optischen Elements zum Beispiel durch Schmelzen eingebracht werden können. Der Gesamtabstand der offenen Enden der Glasfasern gegen über der Eintrittsfläche des optischen Elements ergibt sich somit aus der Addition der Tiefe der Vertie fung sowie der Eindringtiefe und kann entsprechend einfach erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens die eine Austrittfläche des optischen Elements zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollflächig, eine optische Beschichtung, vorzugswei se eine optische Anti-Reflektionsbeschichtung, auf. Hierdurch kann der Übergang von Strahlung durch die Austrittsfläche aus dem optischen Element hinaus und bzw. oder von der Seite der Austrittsfläche in das optische Element hinein beeinflusst werden. Insbesondere kann durch eine optische Anti-Reflekti- onsbeschichtung das Eindringen von Störstrahlung von außerhalb des optischen Elements verhindert oder zumindest reduziert werden. Eine derartige Beschichtung kann entsprechend gewählt werden, um die relevanten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche zu reflektieren. Dies kann das Maß von Stör strahlung innerhalb des optischen Elements reduzieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine, vorzugsweise weisen einige, beson ders vorzugsweise alle, der Glasfasern wenigstens einen Mantel auf, welcher den Kern im Wesentlichen umschließt, wobei im Bereich des Faseraustrittselements wenigstens eine Pumplichtfalle, vorzugsweise als Vertiefungen, in dem Material des Mantels der Glasfaser ausgebildet ist, um Mantellicht aus dem Mantel der Glasfaser nach außerhalb der Glasfaser abzuführen. Eine derartige Pumplichtfalle kann auch als Mantellichtentferner oder als Cladding-Light-Stripper bezeichnet werden. Hierdurch kann störendes Mantellicht unmittelbar vor dem optischen Element aus den Mänteln der Glasfasern entfernt und bzw. oder rücklaufendes Mantellicht vom optischen Element reduziert werden. Dies kann den Eintrag von Störstrahlungen in das optische Element reduzieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Faseraustrittselement wenigstens ein Span nungselement im Bereich des Faseraustrittselements auf, welches ausgebildet ist, eine mechanische Spannung, vorzugsweise in Form von Zugkräften, Druckkräften, Biegekräften und bzw. oder Scherkräf ten, auf wenigstens den Kern einer, vorzugsweise einiger, besonders vorzugsweise aller, der Glasfasern, vorzugsweise und auf einen den Kern im Wesentlichen umschließenden Mantel der Glasfaser, über einen vorbestimmten Abschnitt der länglichen Erstreckung der Glasfasern auszuüben. Auf diese Art und Weise kann die Übertragung der Signallichtstrahlung innerhalb des Kerns der jeweiligen Glasfaser gezielt beeinflusst werden. Der Bereich des Faseraustrittselements umfasst dabei wenigstens den Bereich zum Beispiel innerhalb eines Gehäuses des Faseraustrittselements sowie auch einen Bereich außerhalb des Gehäuses des Faseraustrittselements im direkten Anschluss hieran. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das offene Ende des Kerns wenigstens einer, vorzugs weise einiger, besonders vorzugsweise aller, der Glasfasern gegenüber einer Eintrittsfläche des opti schen Elements wenigstens in einem ersten Winkel angeordnet, wobei der erste Winkel 90° oder ver schieden zu 90° ist, wobei vorzugsweise die offenen Enden der Kerne einiger, vorzugsweise aller, der Glasfasern den gleichen ersten Winkel oder unterschiedliche erste Winkel aufweisen. In jedem Fall kön nen durch die Orientierung der offenen Enden der Glasfasern gegenüber der Eintrittsfläche des opti schen Elements die Ausbreitungsrichtungen der Signalstrahlungen innerhalb des optischen Elements beeinflusst werden. Eine senkrechte Anordnung der Glasfasern gegenüber der Eintrittsfläche kann dabei die Herstellung vereinfachen. Durch eine winkelige Ausrichtung der Glasfasern gegenüber der Eintritts fläche kann die Ausbreitung der Signallichtstrahlung entsprechend gestaltet werden. Insbesondere kann die optische Wegstrecke, welche die Signalstrahlungen innerhalb des optischen Elements durchlaufen, erhöht werden, ohne das optische Element hierzu vergrößern zu müssen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das offene Ende des Kerns wenigstens einer, vorzugs weise einiger, besonders vorzugsweise aller, der Glasfasern gegenüber einer Eintrittsfläche des opti schen Elements ferner in einem zweiten Winkel angeordnet, wobei der zweite Winkel 90° oder verschie den zu 90° ist, wobei vorzugsweise die offenen Enden der Kerne einiger, vorzugsweise aller, der Glasfa sern den gleichen zweiten Winkel oder unterschiedliche zweite Winkel aufweisen und bzw. oder wobei vorzugsweise der erste Winkel und der zweite Winkel gleich oder unterschiedlich sind. Dabei sind die beiden Winkel vorzugsweise senkrecht zueinander orientiert. Dies kann die Gestaltungsmöglichkeiten weiter erhöhen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind wenigstens einige, vorzugsweise alle, der offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner die offenen Enden von die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mänteln der Glasfasern, mit jeweils der gleichen Eindringtiefe oder mit jeweils einer unterschiedlichen Eindringtiefe innerhalb des Materials des optischen Elements angeordnet. Die Ver wendung der gleichen Eindringtiefe kann die Herstellung vereinfachen. Durch die Variation der Eindring tiefe zwischen einzelnen Glasfasern können die Austrittsstrahlungen bzw. ein hieraus kombinierter Aus trittstrahl in seinen optischen Eigenschaften beeinflusst werden. Mit anderen Worten können die Signal lichtstrahlungen der einzelnen Glasfasern aufgrund ihrer unterschiedlichen Eindringtiefe in das optische Element dort unterschiedlich lange optische Wegstrecken durchlaufen und somit an der Austrittsfläche des optischen Elements unterschiedliche optische Eigenschaften wie zum Beispiel unterschiedliche Strahldurchmesser aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine, vorzugsweise einige, besonders vorzugsweise alle, der Glasfasern um die Achse ihrer länglichen Erstreckung eine Ausrichtbarkeit auf und ist in einer bevorzugten Ausrichtung angeordnet. Mit anderen Worten ist wenigstens eine der Glasfa- sern nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sondern weist zum Beispiel aufgrund ihres Querschnitts, zum Beispiel als eckiger Querschnitt, die Möglichkeit auf, durch Drehung bzw. durch Ausrichtung um die Achse ihrer länglichen Erstreckung unterschiedlich gegenüber dem optischen Element ausgerichtet zu werden. Dies kann zusätzlich oder alternativ auch bei polarisationserhaltende Glasfasern und bzw. oder bei Glasfasern mit Stresskernen der Fall sein. Durch die Ausrichtung können gezielt bestimmte optische Eigenschaften der Signalausgangsstrahlung erreicht werden, was die Gestaltungsmöglichkeiten der Aus trittstrahlungen erhöhen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind wenigstens einige, vorzugsweise alle, der offenen Enden der Kerne der Glasfasern zueinander linienförmig, V-förmig, kreisförmig, halbkreisförmig, bogen förmig, bündelförmig, hohlzylinderförmig oder rechteckig angeordnet. Dies kann die Gestaltungsmög lichkeiten der Austrittstrahlungen erhöhen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist wenigstens das offene Ende des Kerns einer der Glasfa sern einen Mittelpunkt eines Kreises bildend angeordnet, wobei wenigstens einige, vorzugsweise alle, der offenen Enden der Kerne der Glasfasern kreisförmig um den Mittelpunkt des Kreises angeordnet sind, wobei vorzugsweise wenigstens ein radial innerer Kreis und ein radial äußerer Kreis gebildet wer den und oder wobei vorzugsweise alle der offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise alle der die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mäntel der Glasfasern, zueinander gleich oder unter schiedlich beabstandet oder einander berührend angeordnet sind. Hierdurch kann ein entsprechend geformter kombinierter Strahl der Ausgangsstrahlungen erreicht werden. Die Glasfasertypen, -formen und -durchmesser können dabei innerhalb des Faseraustrittselements variieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind wenigstens einige, vorzugsweise alle, der offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise alle der die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mäntel der Glasfasern, zueinander gleich oder unterschiedlich beabstandet oder einander berührend angeordnet. Dies kann die Gestaltungsmöglichkeiten der Austrittstrahlungen erhöhen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen wenigstens einige, vorzugsweise alle, der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise und bzw. oder einige, vorzugsweise alle, die Kerne im Wesentlichen um schließenden Mäntel der Glasfasern, zumindest im Bereich des Faseraustrittselements in ihrer längli chen Erstreckungsrichtung einen gleichbleibenden oder unterschiedlichen Durchmesser und bzw. oder einen gleichbleibenden oder unterschiedlichen Querschnitt auf. Dies kann die Gestaltungsmöglichkeiten der Ausgangsstrahlungen erhöhen.

Dabei können durch Ätzen vor dem Schweißprozess die Durchmesser der Glasfasern bzw. deren Mäntel gezielt reduziert werden, so dass zum Beispiel die Kerne der Glasfasern im optischen Element räumlich näher aneinander gebracht werden können. Auch durch Tapern können die Durchmesser der einzelne Glasfasern reduziert werden, was auch zu den vorher beschreiben geometrischen Vorteilen führen kann. Zusätzlich kann beim Tapern noch der Modenfelddurchmesser des Signals vor dem Schweißpro zess modifiziert werden, um gewünschte Eigenschaften des kombinierten Austrittsstrahls zu erzielen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen wenigstens einige, vorzugsweise alle, der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise und bzw. oder einige, vorzugsweise alle, die Kerne im Wesentlichen um schließenden Mäntel der Glasfasern, das gleiche oder unterschiedliche Materialien und bzw. oder den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser und bzw. oder den gleichen oder unterschiedliche Quer schnitte, vorzugsweise kreisrund, rechteckig, quadratisch oder oktogonal, auf. Hiervon ist vorzugsweise auch umfasst, dass Single-Mode Glasfasern, Large-Mode Area Glasfasern, Multi-Mode-Glasfasern, pola risationserhaltende Glasasfern, photonische Kristallglasfasern und Multikern-Glasfasern verwendet wer den können. Dies kann die Gestaltungsmöglichkeiten der Ausgangsstrahlungen erhöhen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Faseraustrittselements, vor zugsweise wie zuvor beschrieben, mit wenigstens den Schritten:

• Bereitstellen einer Mehrzahl von Glasfasern mit jeweils wenigstens einem Kern, welcher jeweils ausgebildet ist, eine Signallichtstrahlung zu führen,

• Bereitstellen wenigstens eines optischen Elements, vorzugsweise eines optischen Fensters, ei ner optischen Linse, eines optischen Strahlteilers oder eines optischen Prismas, welches ausge bildet ist, die Signallichtstrahlung von den offenen Enden der Kerne der Glasfasern zu erhalten und als Austrittsstrahlungen über wenigstens eine Austrittsfläche nach außerhalb abzugeben,

• Ausrichten wenigstens eines ersten Bearbeitungsstrahls auf wenigstens eine Bearbeitungszone des optischen Elements,

• Erwärmen wenigstens der Bearbeitungszone des optischen Elements mittels wenigstens des ers ten Bearbeitungsstrahls derart, dass das Material des optischen Elements wenigstens in der Be arbeitungszone eine ausreichende Fließfähigkeit aufweist, um die offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner die offenen Enden von die Kerne im Wesentlichen umschließen den Mänteln der Glasfasern, in sich aufzunehmen, und

• Bewegen wenigstens der Glasfasern und bzw. oder des optischen Elements derart aufeinander zu, so dass die offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner die offenen Enden der Mäntel der Glasfasern, in der Bearbeitungszone des optischen Elements mit einer Eindring tiefe in das Material des optischen Elements eindringen und wenigstens das Material der offe nen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner das Material der offenen Enden der Mäntel der Glasfasern, mit dem Material des optischen Elements verschmolzen wird. Auf diese Art und Weise kann ein entsprechendes Faseraustrittselement, vorzugsweise wie zuvor be schrieben, hergestellt werden, um die entsprechenden und vorzugsweise die zuvor beschriebenen Ei genschaften und Vorteile umzusetzen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Verfahren wenigstens den weiteren Schritt auf:

• Einbringen wenigstens einer Vertiefung mit einer Tiefe in das optische Element, vorzugsweise in eine Eintrittsfläche des optischen Elements, wobei die Bearbeitungszone des optischen Elements die Vertiefung des optischen Elements umfasst, vorzugsweise die Vertiefung des optischen Elements zumindest im Wesentlichen in der Mitte der Bear beitungszone des optischen Elements angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine, vorzugsweise einige, besonders vorzugsweise alle, der Glasfasern wenigstens einen Mantel auf, welcher den Kern im Wesentlichen um schließt, wobei das Verfahren wenigstens den weiteren Schritt aufweist:

• Einbringen wenigstens einer Pumplichtfalle, vorzugsweise als Vertiefungen, in das Material des Mantels der Glasfaser im Bereich des Faseraustrittselements, welche ausgebildet ist, um Man tellicht aus dem Mantel der Glasfaser nach außerhalb der Glasfaser abzuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren wenigstens den weiteren Schritt auf:

• Anordnen wenigstens eines Spannungselements im Bereich des Faseraustrittselements, welches ausgebildet ist, eine mechanische Spannung, vorzugsweise in Form von Zugkräften, Druckkräf ten, Biegekräften und bzw. oder Scherkräften, auf wenigstens den Kern einer, vorzugsweise eini ger, besonders vorzugsweise aller, der Glasfasern, vorzugsweise und auf wenigstens einen den Kern im Wesentlichen umschließenden Mantel der Glasfaser, über einen vorbestimmten Ab schnitt der länglichen Erstreckung der Glasfaser auszuüben.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren wenigstens den weiteren Schritt auf:

• Ausrichten des offenen Endes des Kerns wenigstens einer, vorzugsweise einiger, besonders vor zugsweise aller, der Glasfasern gegenüber einer Eintrittsfläche des optischen Elements wenigs tens in einem ersten Winkel, vorzugsweise ferner in einem zweiten Winkel, wobei der erste Winkel, vorzugsweise und bzw. oder der zweite Winkel, 90° oder verschieden zu 90° ist, wobei vorzugsweise die offenen Enden der Kerne einiger, vorzugsweise aller, der Glasfasern den glei chen ersten Winkel, vorzugsweise und bzw. oder den gleichen zweiten Winkel, oder unterschiedliche erste Winkel, vorzugsweise und bzw. oder unterschiedliche zweite Winkel, aufweisen, wobei vorzugs weise der erste Winkel und der zweite Winkel gleich oder unterschiedlich sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren wenigstens den weiteren Schritt auf:

• Ausrichten wenigstens einer, vorzugsweise einiger, besonders vorzugsweise aller, der Glasfasern um die Achse ihrer länglichen Erstreckung.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsvorrichtung zur Herstellung eines Fa seraustrittselements, vorzugsweise wie zuvor beschrieben, vorzugsweise mittels eines Verfahrens wie zuvor beschrieben, mit wenigstens einer Aufnahmeeinheit zur Aufnahme einer Mehrzahl von Glasfa sern, mit jeweils wenigstens einem Kern, welcher ausgebildet ist, eine Signallichtstrahlung zu führen, wenigstens einer Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens eines optischen Elements, welches ausge bildet ist, die Signallichtstrahlung von den offenen Enden der Kerne der Glasfasern zu erhalten und als Austrittsstrahlung über eine Austrittsfläche nach außerhalb abzugeben, und wenigstens einer ersten Bearbeitungsstrahlquelle, vorzugsweise einer ersten Laserstrahlquelle, besonders vorzugsweise einer ersten C02-Laserstrahlquelle, welche ausgebildet ist, einen ersten Bearbeitungsstrahl zu erzeugen und direkt oder indirekt mittels eines ersten beweglichen Ausrichtelements, vorzugsweise mittels eines ers ten schwenkbaren Spiegels, auf eine Bearbeitungszone des optischen Elements zu richten, in der Bear beitungszone zu bewegen und die Bearbeitungszone des optischen Elements derart zu erwärmen, dass das Material des optischen Elements wenigstens in der Bearbeitungszone eine ausreichende Fließfähig keit aufweist, um die offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner die offenen Enden von die Kerne im Wesentlichen umschließenden Mänteln der Glasfasern, in sich aufzunehmen, wobei die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens der Glasfasern in einer Bewegungsrichtung und bzw. oder die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens des optischen Elements in einer Bewegungsrich tung derart aufeinander zu beweglich ist bzw. sind, so dass wenigstens die Glasfasern und bzw. oder das optische Element derart aufeinander zu bewegt werden können, so dass die offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner die offenen Enden der Mäntel der Glasfasern, in der Bearbeitungs zone des optischen Elements mit einer Eindringtiefe in das Material des optischen Elements eindringen und wenigstens das Material der offenen Enden der Kerne der Glasfasern, vorzugsweise ferner das Ma terial der offenen Enden der Mäntel der Glasfasern, mit dem Material des optischen Elements ver schmolzen werden kann.

Auf diese Art und Weise kann eine Bearbeitungsvorrichtung geschaffen werden, um Faseraustrittsele mente, vorzugsweise wie zuvor beschrieben, mit einem möglichst hohen Grad an maschineller Unter stützung bzw. Automatisierung hersteilen zu können. Dies kann die Qualität der hergestellten Produkte erhöhen und bzw. oder deren Kosten reduzieren. Dabei die Bearbeitungszone des optischen Elements zumindest im Wesentlichen und vorzugsweise aus schließlich mittels des ersten Bearbeitungsstrahls zu erwärmen bzw. aufzuschmelzen und entsprechend die Glasfasern bzw. deren offenen Enden kaum bzw. gar nicht mittels des ersten Bearbeitungsstrahls zu erwärmen kann dahingehend vorteilhaft sein, dass die vergleichsweise filigranen Glasfasern hierdurch geschont und möglichst unverändert in dem optischen Element gehalten werden können.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens eine zweite Bearbei tungsstrahlquelle, vorzugsweise eine zweite Laserstrahlquelle, besonders vorzugsweise eine zweite C02- Laserstrahlquelle, auf, welche ausgebildet ist, einen zweiten Bearbeitungsstrahl zu erzeugen und direkt oder indirekt mittels eines zweiten beweglichen Ausrichtelements, vorzugsweise mittels eines zweiten schwenkbaren Spiegels, auf eine Bearbeitungszone des optischen Elements zu richten und in der Bear beitungszone zu bewegen, so dass das Erwärmen der Bearbeitungszone des optischen Elements ge meinsam durch den ersten Bearbeitungsstrahl und durch den zweiten Bearbeitungsstrahl erfolgen kann. Dies kann die Gestaltungsmöglichkeiten der Erwärmung der Bearbeitungszone erhöhen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die erste Bearbeitungsstrahlquelle, vorzugsweise und die zweite Bearbeitungsstrahlquelle, ausgebildet, direkt oder indirekt mittels des ersten beweglichen Ausrichtelements, vorzugsweise und mittels des zweiten beweglichen Ausrichtelements, den ersten Bearbeitungsstrahl, vorzugsweise und den zweiten Bearbeitungsstrahl, auf das Material des Mantels der Glasfaser im Bereich des Faseraustrittselements zu richten, so dass wenigstens eine Pumplichtfalle, vor zugsweise als Vertiefungen, in dem Material des Mantels der Glasfaser ausgebildet werden kann, um Mantellicht aus dem Mantel der Glasfaser nach außerhalb der Glasfaser abzuführen. Auf diese Art und Weise kann auch die Ausbildung einer Pumplichtfalle mittels der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvor richtung umgesetzt werden, was den Herstellungsaufwand des Faseraustrittselements mit Pumplichtfal le geringhalten kann. Mittels der Pumplichtfalle im Bereich des Faseraustrittselements, insbesondere zusätzlich zu wenigstens einer Pumplichtfalle im vorangehenden Verlauf der Glasfasern außerhalb des Bereich des Faseraustrittselements, kann Mantellicht bzw. restliches Mantellicht unmittelbar vor dem Faseraustrittselement aus dem Mantel entfernt und somit das Eindringen von Mantellicht in das Fa seraustrittselement vermieden werden, was sonst zur Entstehung von Störlichtsignalen innerhalb des Faseraustrittselements führen kann. Auch rücklaufendes Mantellicht, vom optischen Element kommend, kann reduziert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bzw. sind die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigs tens der Glasfasern und bzw. oder die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens des optischen Ele ments derart angeordnet und bzw. oder schwenkbar beweglich, so dass die offenen Enden der Kerne der Glasfasern gegenüber einer Eintrittsfläche des optischen Elements wenigstens in einem ersten Win kel, vorzugsweise ferner in einem zweiten Winkel, ausgerichtet werden können, wobei der erste Winkel, vorzugsweise und bzw. oder der zweite Winkel, 90° oder verschieden zu 90° ist, wobei vorzugsweise der erste Winkel und der zweite Winkel gleich oder unterschiedlich sind. Hierdurch kann auch eine entspre chende Ausrichtung seitens der Bearbeitungsvorrichtung vorgenommen werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens eine erste Bilderfassungseinheit, vorzugsweise eine erste Flächenkamera, auf, welche ausgebildet ist, das in der Aufnahmeeinheit aufgenommene optische Element von der Seite der Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens der Glasfasern oder von der der Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens der Glasfasern abgewandten Seite wenigstens im Bereich der Bearbeitungszone optisch zu erfassen, vorzugsweise weist die Bearbeitungsvorrichtung ferner eine zweite Bilderfassungseinheit, vorzugsweise eine zweite Flächenkamera, auf, welche ausgebildet ist, das in der Aufnahmeeinheit aufgenommene optische Ele ment von der der ersten Bilderfassungseinheit gegenüberliegenden Seite wenigstens im Bereich der Bearbeitungszone optisch zu erfassen. Dies kann es zum Beispiel eine Person ermöglichen die Anord nung bzw. die Ausrichtung der Glasfasern gegenüber dem optischen Element wenigstens zu überprüfen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bzw. sind die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigs tens der Glasfasern senkrecht und bzw. oder rotatorisch zu ihrer Bewegungsrichtung und bzw. oder die Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens des optischen Elements senkrecht und bzw. oder rotato risch zu ihrer Bewegungsrichtung derart beweglich, so dass die offenen Enden der Kerne der Glasfasern und die Bearbeitungszone des optischen Elements zueinander ausgerichtet werden können. Hierdurch kann auch eine entsprechende Ausrichtung seitens der Bearbeitungsvorrichtung vorgenommen werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Bearbeitungsvorrichtung, vorzugsweise eine Steue rungseinheit der Bearbeitungsvorrichtung, ausgebildet, die offenen Enden der Kerne der Glasfasern und die Bearbeitungszone des optischen Elements in Abhängigkeit wenigstens eines erfassten optischen Bildes der ersten Bilderfassungseinheit, vorzugsweise ferner der zweiten Bilderfassungseinheit, selbsttä tig zueinander auszurichten. Dies kann eine Automatisierung des entsprechenden Vorgangs ermögli chen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens eine Aus richtungseinheit, vorzugweise einen translatorisch und rotatorisch beweglichen Greifer, auf, welche ausgebildet ist, wenigstens eine, vorzugsweise einige, besonders vorzugsweise alle, der Glasfasern ge meinsam oder unabhängig von einander um die Achse ihrer länglichen Erstreckung gegenüber dem opti schen Element auszurichten. Mit anderen Worten ist die Bearbeitungsvorrichtung mittels wenigstens einer Ausrichtungseinheit in der Lage, wenigstens eine Glasfaser zum Beispiel im Bereich dessen Be schichtung zu greifen und um ihre Längsachse zu drehen, so dass eine vorbestimmte Ausrichtung der Glasfaser erfolgen kann. Insbesondere kann die Ausrichtungseinheit hierzu nacheinander einzelne oder mehrere Glasfasern erreichen und derart ausrichten. Hierzu kann die Ausrichtungseinheit in translato- risch in einer Raumrichtung und vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur länglichen Erstreckungsrich tung der Glasfaser verfahren und positioniert werden. Dies kann beispielsweise mittels eines entspre chenden Greifers umgesetzt werden.

Hierdurch können nicht rotationssymmetrisch ausgebildete Glasfasern durch Drehung bzw. durch Aus richtung um die Achse ihrer länglichen Erstreckung unterschiedlich gegenüber dem optischen Element ausgerichtet werden, was zum Beispiel bei polarisationserhaltenden Glasfasern und bzw. oder bei Glas fasern mit Stresskernen eine Beeinflussung der optischen Eigenschaften der Signalausgangsstrahlung erlauben kann, wie zuvor beschrieben.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens eine Tem peraturerfassungseinheit, vorzugsweise eine Infrarot-Flächenkamera, auf, welche ausgebildet ist, eine Temperatur des in der Aufnahmeeinheit aufgenommenen optischen Elements von der Seite der Aufnah meeinheit zur Aufnahme wenigstens der Glasfasern wenigstens im Bereich der Bearbeitungszone zu erfassen. Dies kann wenigstens die Überwachung des Vorgangs des Erwärmens der Bearbeitungszone ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Bearbeitungsvorrichtung, vorzugsweise eine Steue rungseinheit der Bearbeitungsvorrichtung, ausgebildet, das Erzeugen, vorzugsweise wenigstens die Leis tung, und bzw. oder das Positionieren wenigstens des ersten Bearbeitungsstrahls, vorzugsweise ferner des zweiten Bearbeitungsstrahls, in Abhängigkeit der von der Temperaturerfassungseinheit erfassten Temperatur zu steuern und bzw. oder zu regeln. Hierdurch kann das Erwärmen bzw. das Aufzuschmel zen der Bearbeitungszone temperaturgesteuert bzw. temperaturgeregelt erfolgen. Dies kann zum einen eine unnötige Erwärmung der Bearbeitungszone vermeiden. Zum anderen kann hierdurch eine ausrei chende Erwärmung der Bearbeitungszone sichergestellt werden, bevor die offenen Enden der Glasfa sern in die Bearbeitungszone hinein bewegt werden. Dies kann die Qualität der hergestellten Fa seraustrittselemente verbessern und bzw. oder den Ausschuss von fehlerhaften Faseraustrittselemen ten reduzieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Bearbeitungsvorrichtung wenigstens eine Küh lungseinheit auf, welche ausgebildet ist, das in der Aufnahmeeinheit aufgenommene optische Element zumindest im Wesentlichen außerhalb des Bereichs der Bearbeitungszone abzukühlen, wobei die Küh lungseinheit vorzugsweise ein Luftgebläse aufweist, welches ausgebildet ist, einen Luftstrom auf die der Aufnahmeeinheit zur Aufnahme wenigstens der Glasfasern abgewandte Seite des optischen Elements zu richten. Hierdurch kann die Erwärmung des optischen Elements außerhalb der Bearbeitungszone redu ziert werden. Mit anderen Worten werden optische Glasfasern heute typischerweise zur Erzeugung von Laserstrah lung oder zum Transport von Laserstrahlung (engl, beam delivery) vom Laser zum Einsatzort verwendet. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Single- oder Multi-Mode Glasfasern, polarisationserhaltende Glas fasern (PM) oder Photonische Kristallglasfasern sowie Hollow-Core-Glasfasern handeln - um nur einige Beispiele an am Markt verfügbaren Glasfasertypen zu benennen. Die erfindungsgemäßen optischen Komponenten und Verfahren zur Herstellung dieser Komponenten beziehen sich deshalb auf die voll ständige Bandbreite der am Markt verfügbaren Glasfasertypen. Auch wenn sich das Haupanwendungs- gebiet auf Glasfasern bezieht, können Polymerfasern oder Fasern aus anderen Materialien, zum Beispiel sogenannte Soft-Glass-Fibers für den mittleren IR Bereich, ebenfalls für diese Anwendung(en) eingesetzt werden.

Für viele Anwendungen, zum Beispiel in der Materialbearbeitung oder in der Medizintechnik, ist es je doch relevant, mehrere Laserstrahlen in einer möglichst räumlich kompakten und vor allem thermisch und mechanisch hochstabilen Anordnung am Einsatzort zu nutzen. Dies könnte man zum Beispiel in der Freistrahloptik mit einer beliebigen Anordnung von Mikrolinsen realisieren, aber hierdurch würde man die erheblichen Vorteile der Glasfasertechnologie verlieren.

Um diese Problematik zu überwinden, können erfindungsgemäß mehrere Glasfasern in einer beliebigen Anordnung an ein optisches Element geschweißt (gespleißt, engl. Fusion Splicing) werden (siehe zum Beispiel Figur 1). Durch das Schweißen (Spleißen) realisiert man eine monolithische optische Komponen te, die eben insbesondere für mittlere und hohe optische Leistungen geeignet ist und gelichzeitig in kompakter Form eine glasfaserbasierte Formung (üblicherweise räumlich) von Energiestrahlung vorzugs weise Laserstrahlung in einer rauen industriellen Umgebung oder in einem Bereich mit hohen Sicher heitsaspekten, wie zum Beispiel in der Medizintechnik, oder in einem Anwendungsbereich mit extrem hohen Temperaturanforderungen, ermöglicht. Wobei neben dem typischen Schweißen auch andere Verbindungstechniken genutzt werden könnten.

Dabei kann beim Verbinden der Glasfasern mit dem optischen Element die Eindringtiefe der optischen Glasfasern in das optische Element je nach Anwendung eingestellt werden. Es ist auch möglich, dass die Glasfasern beim Verbinden mit dem optischen Element unterschiedlich tief (z-Richtung der Figur. 1) in das optische Element eindringen oder einzelne bzw. alle Glasfasern durch Bohrungen oder weitere Hilfs mittel extra tief in das optische Element eingesetzt werden. Außerdem können einzelne Glasfasern oder alle Glasfasern unter einem bestimmten Winkel a (siehe zum Beispiel Figur 1) mit dem optischen Ele ment verbunden werden. Dies gilt ebenso für den in der Figur 1 nicht dargestellten Winkel in der z-y- Ebene.

Ein beispielhafter Aufbau einer solchen optischen Komponente zur Zusammenführung und Formung von Energiestrahlung, vorzugsweise Laserstrahlung ist in der Figur 1 dargestellt. An die Glasfasern 1 bis n können Laserstrahlquellen oder andere Strahlquellen (kohärent oder inkohärent, ggf. polarisationserhal tend, ggf. gepulst) angebunden werden. Somit kann die elektromagnetische Strahlung von mehreren La serstrahlquellen oder anderen Strahlquellen an den Einsatzort transportiert werden.

Dabei können die Strahlquellen bzw. die Leistungsanteile in den optischen Glasfasern gleichzeitig, zeit lich versetzt oder mit einer für den Prozess sinnvollen zeitlichen Modulation der einzelnen Leistungsan teile in den optischen Glasfasern betrieben werden. Die Strahlquellen können baugleich sein oder sich zum Beispiel in der Polarisation, in der Wellenlänge oder in der optischen Pulslänge unterscheiden. Au ßerdem ist es möglich, die Leistung bzw. einzelne spektrale Leistungsanteile einer Strahlquelle oder ggf. Laserstrahlquelle auf die Glasfasern 1 bis n in beliebigen Teilungsverhältnissen zu übertragen. Der Laser oder eine beliebige andere Lichtquelle kann kontinuierlich oder gepulst arbeiten. Die Glasfasern 1 bis n können auch zur kohärenten oder inkohärenten Kombination von Laserstrahlquellen genutzt werden. Hier gibt es je nach Anwendung zahlreiche Variationsmöglichkeiten basierend auf den zur Verfügung stehenden Eigenschaften der Lasersysteme bzw. anderer verfügbarer Lichtquellen.

Das optische Element (siehe zum Beispiel Figur 1) kann zum Beispiel ein optisches Fenster mit oder ohne optische Beschichtung oder eine Linse sowie ein optischer Strahlteiler sein, um nur einige Beispiele an optischen Elementen zu benennen. Das optische Element kann auch aus einer Vielzahl von optischen Einzelelementen bestehen, zum Beispiel einem Array von Mikrolinsen oder einem flexiblen Material (zum Beispiel Polymer) mit brauchbaren optischen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung. Das opti sche Element kann auch aus verschiedenen Materialien bestehen oder in seine Materialeigenschaften über seine Dimension (x-,y- und z Richtung, siehe zum Beispiel Figur 1) variieren, zum Beispiel durch partielle Dotierung des optischen Elements. Besteht das optische Element aus verschiedenen Materiali en, so können diese verklebt, geschweißt oder gebondet sein.

Das optische Element erfüllt dabei insbesondere zu mindestens teilweise oder vollständig folgende wichtige Eigenschaften:

1. stabile Fixierung der Glasfaser(n) in einer bestimmten geometrischen Anordnung (üblicherwei se ohne die Verwendung von Zusatzhilfsmitteln wie Klebstoffen);

2. Modifikation der optischen Eigenschaft, zum Beispiel Strahlform, einzelner oder aller Strahl quellen 1 bis n vor dem Erreichen des Einsatzorts;

3. räumliche Aufweitung des optischen Strahls bei der Propagation durch das optische Element zur Reduzierung der optischen Intensität an der Grenzfläche Glas/Luft;

4. mechanisch und bzw. oder optisch stabile Aufnahme für die Glasfaser(n);

5. hohe thermische Beständigkeit, da üblicherweise keine Kleber oder andere Hilfsstoffe verwen det werden müssen;

6. hohe optische Leistungsbeständigkeit; 7. beliebige Formung von Energiestrahlung am Einsatzort auf sehr kleinem Raum;

8. geringe Absorption der optischen Strahlung im Volumen des Elements;

9. geringe Reflektionen an den Grenzflächen des optischen Elements, zum Beispiel durch eine An- ti-Reflektionsbeschichtung;

10. Umsetzung einer glasfaserbasierten Lösung;

11. Verbindung von (räumlicher) Strahlformung auf einer Skala von einigen lOpm bis einigen Milli metern und Führung von mittleren und hohen optischen Leistungen;

12. das optische Element kann im Vergleich zu den kleinen Glasfasern (einige lOOpm) eine signifi kant größere Baugröße und nahezu beliebige Bauform aufweisen und somit in mechanischen Halterungen entsprechend gut gehaltert werden.

Die Anordnung der Glasfasern an/auf dem optischen Element kann beliebig ausgeführt werden, je nach dem, was die spezifische Anwendung erfordert. Einige Ausführungsbeispiele zu Anordnungen der Glas- fasern(n) an bzw. auf dem optischen Element sind in den Figuren 2 bis 6 dargestellt. Die Figuren 2 bis 6 zeigen beispielhaft, dass durch die gezielte Anordnung der Glasfasern an bzw. auf dem optischen Ele ment 1- bzw. 2-dimensionale Faserarrays entstehen. Die dritte Dimension kann durch die Variation der Glasfasern in der Tiefe (z-Richtung) genutzt werden. Die Glasfasern können dabei direkt in Glas-zu-Glas Kontakt sein (ohne Abstand) oder einen definierten Abstand besitzen. Der Abstand der Glasfasern auf bzw. an dem optischen Element kann von Glasfaser zu Glasfaser variieren - in beide Dimensionen (x- Richtung und y-Richtung, siehe zum Beispiel Figur 1).

Zusätzlich kann ggf. durch Ätzen der Glasfasern der Durchmesser der einzelnen Glasfaser reduziert wer den und somit der Abstand zwischen den Glasfasern reduziert werden. Weiterhin können die Glasfasern oder einzelne Glasfasern vor dem Schweißprozess an/auf das optische Element im Durchmesser ver jüngt (engl.„Tapern") werden. Außerdem können die Glasfasern oder einzelne Glasfasern vor dem Schweißprozess an/auf das optische Element in einer beliebigen Anordnung (zum Beispiel einem Faser bündel) bereits lateral verschweißt (engl.„Fiber Fusion") werden. Die Herstellungsschritte Verjüngen und Verschweißen der Glasfasern als Vorprozess vor dem eigentlichen Verbinden der Glasfasern mit dem optischen Element können beliebig kombiniert werden.

Die Glasfasern können verschiedene Durchmesser (typischerweise ca. 80 pm bis ca. 1,5 mm) und Quer schnitte besitzen, zum Beispiel rund, rechteckig sowie oktogonal. Durch die räumliche Anordnung der einzelnen Glasfasern 1 bis n (siehe zum Beispiel Figur 1) an/auf dem optischen Element kann nach dem optischen Element (am Einsatzort) für eine bestimmte Anwendung eine definierte Strahlform erzielt werden, zum Beispiel eine Linie, ein Kreis, ein Halbkreis, ein Hohlzylinder oder eine V-Form.

Durch die zeitliche Variation der optischen Leistung, die in den jeweiligen Glasfasern 1 bis n geführt wird, kann die Strahlform sowie weitere Eigenschaften der Strahlungsquelle (Leistung, Intensität, Ener- gie, Polarisation, spektrale Bandbreite) zusätzlich in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter vari iert werden. Hierdurch kann eine Steuerung bzw. Regelung der Strahlung am Einsatzort erfolgen. So kann zum Beispiel bei der Anordnung der Glasfasern auf bzw. an dem optischen Element wie in Figur 5, der Strahldurchmesser des Energiestrahls, vorzugsweise Laserstrahls, am Einsatzort variiert werden. Wird ausschließlich Strahlung von der Zentralfaser emittiert, ist der Strahldurchmesser am Einsatzort sehr klein. Wird Strahlung aus den Glasfasern des ersten Rings emittiert, erhöht sich der Strahldurch messer. Der max. Strahldurchmesser wird erzielt, sobald die Glasfasern aus dem zweiten Ring des opti schen Elementes Strahlung emittieren. Dies kann nun durch eine Steuerung bzw. Regelung beliebig im Fertigungsprozess, zum Beispiel beim Laserschweißen oder Laserschneiden, genutzt werden. Die zeitli che Strahlformung bzw. Laserstrahlformung könnte somit im Mikro- oder Millisekunden Bereich erfol gen.

Die optische Komponente in Figur 1 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie durch ihre Aufbau art die kompakte Zusammenführung und Formung von optischer Strahlung mit optischen Glasfasern für mittlere und höhere optische Leistungen erlaubt (typischerweise größer als ca. 1 W bis einige 10 kW).

Die optische Komponente zeichnet sich weiterhin insbesondere dadurch aus, dass viele Glasfasern auf sehr kompakten Raum in einer beliebigen Form bzw. Anordnung mit Hilfe eines optischen Elementes durch zum Beispiel Verschweißen der Glasfasern mit dem optischen Element in eine hochstabile monoli thische Komponente überführt werden kann, die auf kleinstem Raum, üblicherweise ca. 100 pm bis ca. 10 mm, optische Strahlung mit hohen Leistungen (bis einige 10 kW) transportieren, zusammenführen und formen kann.

Außerdem ermöglicht die optische Komponente, wie beispielhaft in der Figur 1 dargestellt, eine für den Einsatzort notwendige gezielte Strahlungsformung und bzw. oder die Steuerung oder Regelung anderer optischer Eigenschaften auf engstem Bauraum. Aufgrund der monolithischen und somit hochstabilen Ausführung der optischen Komponente mit faserbasierter Strahlungszuführung kann zum Beispiel die Komponente hervorragend an einem Roboterarm zu Laserfertigung eingesetzt werden. Der Roboterarm kann sich mit hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bewegen ohne die Lichtführung und Strahlformung zu beeinflussen.

Zur Herstellung der oben beschrieben optischen Elemente, wie beispielhaft in der Figur 1 dargestellt, kann die in Figur 13 erkenntliche Bearbeitungsvorrichtung genutzt werden. Die Bearbeitungsvorrichtung besitzt mindestens eine Strahlungsquelle zum Beispiel in Form einer Laserstrahlquelle, welchen einen Energiestrahl in Form eines Laserstrahls gerichtet aussenden kann. Der Laserstrahl kann ggf. durch eine Linse fokussiert oder defokussiert werden (nicht dargestellt) sowie durch ein schwenkbares Umlenkele ment in Form eines schwenkbaren Spiegels (siehe Figur 13) um zwei Achsen umgelenkt werden. Der Energiestrahl bzw. die Energiestrahlen können je nach Anwendung unter jedem beliebigen, technisch sinnvollen Winkel auf das optische Element auftreffen. Der Durchmesser des Laserstrahl kann auf dem optischen Element je nach Anwendung variieren und beträgt üblicherweise einen Durchmesser (Gauß strahl l/e2) von ca. 100 pm bis einige Millimeter. Bei manchen Anwendungen kann der Laserstrahl durchmesser noch deutlich größer ausgeführt werden.

Der Energiestrahlung wird von den Glasfasern und bzw. oder von dem optischen Element teilweise oder vollständig absorbiert. Daraus resultiert die für den Schweißprozess notwendige Erwärmung. Durch die zeitliche Steuerung bzw. Regelung des Energiestrahls und bzw. oder des Umlenkelements kann eine gezielte zeitliche sowie räumliche Formung der Schweißzone für das Schweißen (Spleißen) von Einzel glasfasern oder beliebigen Faseranordnungen wie in den Figuren 2 bis 6 beispielhaft dargestellt, reali siert werden. Die Schweißzone kann somit zum Beispiel also rund, eckig, V-förmig oder ringförmig reali siert werden. Somit kann die Schweißzone an die in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Glasfaseranord nungen für den Schweißprozess angepasst werden. Das Umlenkelement kann ggf. elektrisch oder elek tromagnetisch gesteuert werden (zum Beispiel über einen Galvanometer-Scanner).

Um den Schweißprozess sehr präzise steuern zu können, kann die aus der Schweißzone emittierte Wär mestrahlung mit einem Sensor erfasst werden und zur Regelung bzw. Steuerung der Laserleistung sowie der Umlenkeinheit oder weiterer Prozessgrößen genutzt werden. Flierdurch kann zum Beispiel mit ei nem Pyrometer oder einer Wärmebildkamera die Prozesstemperaturen erfasst werden. Bei der Ausfor mung der Schweißzone kann zusätzlich das optische Element translatorisch sowie rotatorisch bewegt werden.

Nach der Ausformung der Schweißzone auf dem optischen Element werden die Glasfasern einzeln, in bestimmten Paketen oder alle gemeinsam in das optische Element entlang der Bewegungsrichtung (sie he Figur 13) eingetaucht. Die Glasfasern können dabei direkt in seitlichen Kontakt sein oder einen gewis sen Abstand haben. Der Abstand von Glasfaser zu Glasfaser kann auch variieren. Außerdem können einzelne Glasfasern oder alle Glasfasern unter einem bestimmten Winkel mit dem optischen Element verscheißt werden. Beim Eintauchprozess wird der Energiestrahl bzw. Laserstrahl üblicherweise abge schaltet. Die Eintauchtiefe der Glasfasern in das optische Element beträgt üblicherweise einige pm bis einige 10 pm, kann aber auch für besondere Anwendungen deutlich größer als 100 pm sein.

Beim Schweißprozess wird üblicherweise nur das optische Element durch Energiestrahlung erwärmt. Die Glasfasern werden somit nicht direkt mit Energiestrahlen bestrahlt. Beim Verschweißen dient das große optische Element als Wärmespeicher und erwärmt die Glasfasern vor dem Eintauchen in das optische Element ausreichend auf. Um diesen Schweißprozess vollständig stoffschlüssig zu realisieren, müssen Prozesstemperaturen, Eintauchgeschwindigkeiten der Glasfasern und weitere Prozessparameter sehr präzise gesteuert werden. Sollte die Temperatur des optischen Elementes beim Eintauchprozess der Glasfasern im Bereich der Schweißzone eine zu starke Abkühlung erfahren, so kann das optische Eie- ment auch während des Eintauchprozesses der Glasfasern mit Energiestrahlung geheizt werden. Mit Hil fe des Umlenkelements wird die Energiestrahlung so auf das optische Element gelenkt, dass ein Weiter- bzw. Nachheizen des optischen Elementes realisiert wird, ohne die Energiestrahlung an die Glasfasern zu lenken. Es gibt natürlich auch Glasfaseranordnungen, die eine gleichzeitige Energiebestrahlung der Glasfasern und des optischen Elementes beim Schweißprozess zulassen.

Das ausschließliche Erwärmen des optischen Elements mit Energiestrahlung, d.h. die Glasfaser wird nicht mit Energie bestrahlt und somit erwärmt, ist auch beim Schweißen von temperatursensiblen Ein zelglasfasern technologisch hochrelevant (zum Beispiel Hollow Core Glasfasern, Photonische Kristallglas fasern). Außerdem kann diese Herangehensweise auch beim Verschweißen von Glasfasern mit einem niedrigen Schmelzpunkt (Soft Glass Fibers) relevant sein oder beim Verschweißen von verschiedenen Materialien. Hierdurch können Schweißverbindungen erzielt werden, die mit bisherigen in der Literatur dargestellten Energie-Bestrahlungsmethoden, also der gleichzeitigen Bestrahlung von Glasfaser und optischen Element kaum bzw. nicht realisiert werden können.

Für die in Figur 13 dargestellte Bearbeitungsvorrichtung hat sich in der Praxis der C02 Laser aufgrund der guten Absorption der Laserstrahlung (etwa 10 pm Wellenlänge) in Quarzglas und der vergleichswei se kostengünstigen Anschaffung als besonders vorteilhaft erwiesen. Die für die Bearbeitungsvorrichtung verwendete Laserstrahlung kann hinsichtlich der Wellenlänge, der Polarisation, der Pulslänge und weite rer optischer Eigenschaften für die jeweilige Anwendung optimiert werden. Das optische Element in Figur 13 könnte auch durch Energiestrahlung, vorzugsweise Laserstrahlung, von der Seite oder von un ten (potentiell von allen Raumrichtungen) aus einer Kombination der beschrieben Varianten realisiert werden. Es können zur Erwärmung des optischen Elementes sowie ggf. der Glasfasern auch mehrere Laserstrahlquellen mit verschiedenen optischen Eigenschaften genutzt werden.

Zur Positionierung der Glasfasern und des optischen Elements bzw. der optischen Elemente, zur Prüfung der Qualität der Schweißverbindung während und nach dem Prozess sowie zur Steuerung bzw. Regelung des Schweißprozesses kann die erste und zweite Kamera genutzt werden (siehe Figur 13). Die Kameras können im sichtbaren Wellenlängenbereich (VIS) und bzw. oder im infraroten Wellenlängenbereich ar beiten. Die Figur 13 zeigt eine typische aber nicht zwingende Anordnung der Kamerasysteme. Es können auch mehr als zwei Kameras an anderen Positionen zur Positionierung der Glasfasern und des optischen Elements bzw. der optischen Elemente, zur Prüfung der Qualität der Schweißverbindung während und nach dem Prozess sowie zur Steuerung bzw. Regelung des Schweißprozesses genutzt werden. Die Kame ras können natürlich je nach gewünschter optischer Abbildung mit entsprechenden Linsen bzw. Objekti ven ausgerüstet werden. Mehrere Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammen hang mit den folgenden Figuren rein schematisch dargestellt und näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Faseraustrittselements von der

Seite;

Figur 2 bis 6 schematische Darstellungen auf verschiedene Anordnungen von Glasfasern von oben; Figur 7 bis 11 schematische Darstellungen auf verschiedene Anordnungen von Glasfasern mit ver schiedenen optischen Elementen von der Seite;

Figur 12 die Darstellung der Figur 1 mit Gehäuse; und

Figur 13 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung von der Seite.

Die o.g. Figuren werden in kartesischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsrichtung X, welche auch als Tiefe X oder als Länge X bezeichnet werden kann. Senkrecht zur Längsrichtung X er streckt sich eine Querrichtung Y, welche auch als Breite Y bezeichnet werden kann. Senkrecht sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y erstreckt sich eine vertikale Richtung Z, welche auch als Höhe Z bezeichnet werden kann. Die Längsrichtung X und die Querrichtung Y bilden gemeinsam die Ho rizontale X, Y, welche auch als horizontale Ebene X, Y bezeichnet werden kann.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Faseraustrittselements 1 von der Seite. Das Faseraustrittselement 1 kann auch als Signallichtstrahlungsausgang 1, als Faseraustrittsoptik 1 oder als Faserarray 1 bezeichnet werden.

Das Faseraustrittselement 1 weist eine Mehrzahl von Glasfasern 10 auf, welche jeweils einen Kern 10a besitzen, welcher jeweils von einem Mantel 10b und der Mantel 10b von einer Beschichtung 10c zylin drisch umschlossen wird. Die Querschnitte bzw. die Konturen der Kerne 10a, der Mäntel 10b und der Beschichtungen 10c sind jeweils kreisförmig. In ihrer länglichen Erstreckungsrichtung enden die Glasfa sern 10 in der vertikalen Richtung Z auf einer gemeinsamen gleichen Höhe mit jeweils einem offenen Ende 11. Dabei erstrecken sich die Kerne 10a und die Mäntel 10b der Glasfasern 10 gleichweit und en den gemeinsam an dem jeweiligen offenen Ende 11. Die Beschichtungen 10c sind jeweils in der vertika len Richtung Z auf gleicher Höhe zu den offenen Enden 11 der Glasfasern 10 beabstandet.

Das Faseraustrittselement 1 weist ferner ein optisches Element 14 auf, welches auch als optisches Fens ter 14, als optische Linse 14, als optischer Strahlteiler 14 oder als optisches Prisma 14 bezeichnet wer den kann. Das optische Element 14 ist beispielsweise gemäß der Figur 1 quaderförmig ausgebildet und weist in der vertikalen Richtung Z nach oben zeigend eine Eintrittsfläche 14a und gegenüberliegend nach unten zeigend eine Austrittsfläche 14b auf. Die vier Seiten des quaderförmigen optischen Elements 14 werden von den Seitenflächen 14c gebildet. An der Unterseite des optischen Elements 14 ist eine opti- sehe Beschichtung 15 in Form einer Anti-Reflektionsbeschichtung 15 flächendeckend aufgebracht, wel che dem optischen Element 14 zugerechnet werden kann, sodass die Austrittsfläche 14b des optischen Elements 14 mit der Unterseite bzw. Außenseite der Anti-Reflektionsbeschichtung 15 zusammenfällt.

Die offenen Enden 11 der Kerne 10a und der Mäntel 10b der Glasfasern 10 sind dabei mit einer Ein dringtiefe W gegenüber der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 innerhalb des Materials des optischen Elements 14angeordnet. Die Materialien der Kerne 10a und der Mäntel 10b der Glasfasern 10 sind hierzu mit dem Material des optischen Elements 14 verschmolzen worden, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass Signallichtstrahlungen A zum Beispiel in Form von Laserlichtstrahlungen A möglichst störungsfrei und vollständig in das optische Element 14 eingeleitet werden können. Die in das optische Element 14 eingeleiteten Signallichtstrahlun gen A können dieses durchlaufen und als Austrittsstrahlungen A' über die Austrittsfläche 14b des opti schen Elements 14 nach außen austreten. Die Austrittsstrahlungen A' können hierdurch auch einen kombinierten Ausgangstrahl bilden. Auch kann hierdurch die mechanische Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Glasfasern 10 und dem optischen Element 14 verbessert werden.

Die Glasfasern 10 sind dabei senkrecht zur Eintrittsfläche 14a des optischen Elements ausgerichtet, so dass sowohl ein erster Winkel a als auch ein zweiter Winkel ß, siehe Figur 10, 90° betragen.

Die Mäntel 10b der Glasfasern 10 weisen in dem Bereich, in dem die Beschichtungen 10c entfernt sind, jeweils eine Pumplichtfalle 12 auf, welche auch als Mantellichtentferner 12 oder als Stripping-Element 12 bezeichnet werden kann und in Form von ringförmigen Vertiefungen 12 ausgebildet ist. Durch die Ausrichtung der ringförmigen Vertiefungen 12 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Signallichtstrah lungen A bzw. der länglichen Erstreckungsrichtung der Glasfasern 10 kann störendes Mantellicht unmit telbar vor Erreichen des optischen Elements 14 aus den Mänteln 10b der Glasfasern 10 nach außen hin ausgekoppelt werden. Auf diese Art und Weise kann der Eintrag von Störstrahlungen seitens des Man tellichts in das optische Element 14 vermieden werden. Auch rücklaufendes Mantellicht, vom optischen Element kommend, kann reduziert werden.

Im Bereich der Beschichtungen 10c der Glasfasern 10 ist ein Spannungselement 13 über alle Glasfasern hinweg angeordnet. Über das Spannungselement 13 kann eine mechanische Spannung zum Beispiel in Form von Druckkräften auf die Glasfasern 10 bzw. wenigstens deren Kerne 10a ausgeübt werden. Hier durch kann die Übertragung bzw. können die optischen Eigenschaften der Signallichtstrahlungen A ge zielt durch die Einstellung der mechanischen Spannung beeinflusst werden.

Die Seitenflächen 14c sowie die Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 sind dabei optisch ange raut, um das Austreten von Störstrahlungen aus dem optischen Element 14 hinaus zu begünstigen. Die Unterseite des optischen Elements 14, welche von der optischen Beschichtung 15 abgedeckt wird, ist optisch glatt ausgebildet, um hierdurch den Austritt der Austrittstrahlungen A' zu begünstigen.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Glasfasern 10 von oben. In diesem Fall sind die zylindrischen Glasfasern 10 in der Querrichtung Y linienförmig abstandslos angeordnet, sodass sich die Mäntel 10b der unmittelbar benachbarten Glasfasern 10 berühren. Das optische Element 14 ist rechteckig bzw. quaderförmig ausgebildet.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Glasfasern 10 von oben. Auch in die sem Fall ist das optische Element 14 rechteckig bzw. quaderförmig ausgebildet. Die zylindrischen Glasfa sern 10 sind halbkreisförmig angeordnet und in der Umfangsrichtung zueinander beabstandet.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Glasfasern 10 von oben. In diesem Fall ist das optische Element 14 kreisrund bzw. zylindrisch ausgebildet. Die zylindrischen Glasfasern 10 sind v-förmig abstandslos angeordnet, sodass sich die Mäntel 10b der unmittelbar benachbarten Glasfasern 10 berühren.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Glasfasern 10 von oben. In diesem Fall ist das optische Element 14 quadratisch bzw. quaderförmig ausgebildet. Eine zylindrische Glasfaser 10 bildet den Mittelpunkt bzw. die Symmetrieachse einer punktsymmetrischen kreisförmigen Anordnung, bei welcher sich mehrere weitere zylindrische Glasfasern 10 in einem ersten inneren Ring und in einem zweiten äußeren Ring um den Mittelpunkt herum erstrecken.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von Glasfasern 10 von oben, In diesem Fall ist das optische Element 14 dreieckig ausgebildet. Mehrere quadratische Glasfasern 10 mit quadrati schen Kernen 10a und quadratischen Mänteln 10b bilden eine rechteckige Anordnung.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung von Glasfasern 10 mit einem optischen Element 14 von der Seite. Die Glasfasern 10 sind in der Querrichtung Y linienförmig nebeneinander sowie zueinander beab standet angeordnet. Das optische Element 14 verbreitert sich in der vertikalen Richtung Z von der Ein trittsfläche 14a bis zur Austrittsfläche 14c stufenförmig entlang aller vier Seitenflächen 14c. Flierdurch können das Gewicht und das Volumen des optischen Elements 14 reduziert werden. Auch kann die Flä che der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 minimiert werden, was den Vorgang des Aufzu- schmelzens des Materials des optischen Elements 14 begünstigen kann.

Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung von Glasfasern 10 mit einem optischen Element 14 von der Seite. Im Unterschied zur Figur 7 verbreitert sich das optische Element 14 in diesem Fall in der vertikalen Richtung Z von der Eintrittsfläche 14a bis zur Austrittsfläche 14c stufenlos und durchgängig gleichmäßig zunehmend. Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung von Glasfasern 10 mit einem optischen Element 14 von der Seite. In diesem Fall wurde in die Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 eine nutförmige Vertie fung 17 in der Querrichtung Y eingebracht, welche eine Tiefe V in der vertikalen Richtung Z aufweist. Die Eindringtiefe W der offenen Enden 11 der Kerne 10a und der Mäntel 10b der Glasfasern 10 in das opti sche Element 14 beginnt somit erst auf dem Grund der Vertiefung 17, sodass die offenen Enden 11 der Glasfasern 10 gegenüber der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 um die Summe der Tiefe V und der Eindringtiefe W beabstandet sind. Dies kann die mechanische Stabilität der Verbindung der Glasfasern 10 zum optischen Element 14 erhöhen, ohne hierfür die offenen Enden 11 der Glasfasern 10 tiefer in das Material des optischen Elements 14 einschmelzen zu müssen.

Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung von Glasfasern 10 mit einem optischen Element 14 von der Seite. In diesem Fall sind die Glasfasern 10 linienförmig in der Querrichtung Y angeordnet. Das optische Element 14 weist in der Ebene der Längsrichtung X der vertikalen Richtung Z einen dreieckigen Quer schnitt auf, sodass die Austrittstrahlungen A' sowohl in der Längsrichtung X nach rechts als auch nach schräg links unten aus dem optischen Element 14 austreten können.

Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung von Glasfasern 10 mit einem optischen Element 14 von der Seite. In diesem Fall sind die Glasfasern 10 linienförmig in der Längsrichtung X angeordnet.

Figur 12 zeigt die Darstellung der Figur 1 mit Gehäuse 16. Das Gehäuse 16 kann auch als Gehäuseplatte 16, als Gestell 16, als Faserstecker 16, als Wärmesenke 16 oder als Rahmen 16 bezeichnet werden. Auf dem Gehäuse 16 drauf wird das optische Element 14 von einer Halterung 16b derart bügelförmig gehal ten, sodass die Austrittstrahlungen A' ungestört in der vertikalen Richtung Z nach unten hin austreten können, vergleiche Figur 1. Die Glasfasern 10 werden mittels des Spannungselements 13 von dem Ge häuse 16 gehalten, indem der Spannungselement 13 mittels Klebstoff auf dem Gehäuse 16 aufgeklebt wird. Das Gehäuse 16 weist mehrere Befestigungselemente 16a in Form von Durchgangsöffnungen 16a auf, um mittels Schrauben oder dergleichen durch die Durchgangsöffnungen 16a hindurch auf einem Untergrund montiert und gehalten zu werden. Das Gehäuse 16 kann mittels eines Deckels oder derglei chen (nicht dargestellt) entsprechend geschlossen werden. Die über die Pumplichtfalle 12 abgegebene Strahlung kann im Gehäuse 16 samt Deckel als Wärmesenke 16 aufgenommen werden.

Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 2 von der Seite. Mittels einer derartigen erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung 2 kann das zuvor be schriebene Faseraustrittselement 1 aber auch andere Faseraustrittselemente sowie vergleichbare Glas faserkomponenten hergestellt bzw. bearbeitet werden.

Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist ein Gehäuse 20 auf, welches die Komponenten bzw. die Bauteile der Bearbeitungsvorrichtung 2 hält und einen Arbeitsraum (nicht bezeichnet) umschließt, in welchem zum Beispiel das zuvor beschriebene Faseraustrittselement 1 bearbeitet bzw. hergestellt werden kann. Der Arbeitsraum kann zum Beispiel mittels einer Tür oder Klappe für eine Person verschließbar und zu gänglich sein.

Es ist eine bewegliche Aufnahmeeinheit 21 vorgesehen, von welcher mehrere Glasfasern 10 vorzugswei se im Bereich ihrer Beschichtungen 10c aber ggfs, alternativ oder zusätzlich im Bereich ihrer Mäntel 10b zum Beispiel mittels eines mechanischen Halteelements zum Beispiel als Greifer oder dergleichen aufge nommen und gehalten werden können, um mit der Aufnahmeeinheit 21 wenigstens in einer Bewe gungsrichtung B in der vertikalen Richtung Z bewegt zu werden. Es ist ferner eine bewegliche Aufnahme einheit 22 vorgesehen, von welcher das optische Element 14 zum Beispiel mittels eines mechanischen Halteelements zum Beispiel als Greifer oder dergleichen über dessen Seitenflächen 14c aufgenommen und gehalten werden kann, um mit der Aufnahmeeinheit 22 wenigstens in einer Bewegungsrichtung C in der vertikalen Richtung Z bewegt zu werden.

Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist ferner eine erste Bearbeitungsstrahlquelle 23 in Form einer ersten C02-Laserstrahlquelle 23 auf, welche einen ersten Bearbeitungsstrahls D in Form eines ersten C02-La- serstrahls D erzeugen kann. Der erste Bearbeitungsstrahls D wird von der ersten Bearbeitungsstrahl quelle 23 dabei auf ein erstes bewegliches Ausrichtelement 23a in Form eines ersten schwenkbaren Spiegels 23a gerichtet. Das erste bewegliche Ausrichtelement 23a ist entsprechend an dem Gehäuse 20 aufgehängt und mittels Antrieben (nicht dargestellt) einstellbar, sodass der erste Bearbeitungsstrahls D von dem ersten beweglichen Ausrichtelement 23a auf die Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 ausgerichtet werden kann. Hierdurch kann mittels des ersten. Bearbeitungsstrahls D eine Bearbeitungs zone F der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 erwärmt und das Material des optischen Ele ments 14 in diesem Bereich aufgeschmolzen und fließfähig gemacht werden.

Hierzu kann zusätzlich in der Querrichtung Y von der gegenüberliegenden Seite des optischen Elements 14 ein zweiter Bearbeitungsstrahls E in Form eines zweiten C02-Laserstrahls E verwendet werden, wel cher vorzugsweise von einer zweiten Bearbeitungsstrahlquelle 24 in Form einer zweiten C02-Laser- strahlquelle 24 erzeugt und mittels eines zweiten beweglichen Ausrichtelements 24a in Form eines zwei ten schwenkbaren Spiegels 24a auf die Bearbeitungszone F gerichtet werden kann. Alternativ kann der zweite Bearbeitungsstrahl E auch von der ersten Bearbeitungsstrahlquelle 23 zum Beispiels mittels eines Strahlteilers ausgehen. Die Bearbeitungszone F kann auch als Erwärmungszone F oder als Schweißzone F bezeichnet werden.

Hierdurch ist es möglich, seitens der Bearbeitungsvorrichtung 2 gemäß einer benutzerdefinierten Para metrierung selbstständig ein Verfahren zum Verbinden der offenen Enden 11 der Glasfasern 10 mit dem optischen Element 14 vorzunehmen. Sind von einer Person die Glasfasern 10 in der beweglichen Auf nahmeeinheit 21 und das optische Element 14 in der beweglichen Aufnahmeeinheit 22 angeordnet wor- den, so kann der Bearbeitung- bzw. Herstellprozess seitens der Bearbeitungsvorrichtung 2 derart betrie ben werden, dass die Bearbeitungszone F wie zuvor beschrieben fließfähig erwärmt wird. Ist diese Tem peratur der Bearbeitungszone F erreicht, so können nun einseitig oder beidseitig die Glasfasern 10 von deren beweglicher Aufnahmeeinheit 21 in der Bewegungsrichtung B in der vertikalen Richtung Z nach unten und bzw. oder das optische Element 14 von dessen beweglicher Aufnahmeeinheit 22 in der Bewe gungsrichtung C in der vertikalen Richtung Z nach oben aufeinander zu bewegt werden, sodass die offe nen Enden 11 der Glasfasern 10 im Bereich der Bearbeitungszone F in der vorbestimmten Eindringtiefe W in das fließfähige Material der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 eindringen können. Die Erwärmung der Bearbeitungszone F mittels der beiden Bearbeitungsstrahlen D, E kann zuvor beendet worden sein oder noch anhalten.

Ist die Eindringtiefe W erreicht, kann die Erwärmung der Bearbeitungszone F beendet werden. Alterna tiv kann die Erwärmung der Bearbeitungszone F auch schon vor dem Erreichen der Eindringtiefe W be endet werden. Das fließfähige Material der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 kann in jedem Fall nun die Materialien der Kerne 10a und der Mäntel 10b der Glasfasern 10 im Bereich der offenen Enden 11 mit aufschmelzen und hierdurch beim Abkühlen eine stoffschlüssige Verbindung eingehen.

Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist ferner eine erste Bilderfassungseinheit 25 in Form einer ersten Flächenkamera 25 auf, welche in der vertikalen Richtung Z mittig unterhalb des optischen Elements 14 angeordnet und auf die Austrittsfläche 14b des optischen Elements 14 ausgerichtet ist. Ferner weist die Bearbeitungsvorrichtung 2 eine zweite Bilderfassungseinheit 26 in Form einer zweiten Flächenkamera 26 auf, welche in der Höhe Z von schräg oben auf die Bearbeitungszone F der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 ausgerichtet ist. Mittels der beiden Bilderfassungseinheiten 25, 26 kann zum Beispiel seitens einer Person als Benutzer vor, während und nach des zuvor beschriebenen Verbindungs vorgangs eine optische Überwachung der Glasfasern 10 sowie des optischen Elements 14 erfolgen. Wer den die bewegliche Aufnahmeeinheit 21 der Glasfasern 10 und bzw. oder die bewegliche Aufnahmeein heit 22 des optischen Elements 14 ferner in der horizontalen Ebene X, Y beweglich ausgebildet, kann gleichzeitig mittels der beiden Bilderfassungseinheiten 25, 26 eine Ausrichtung der offenen Enden 11 der Glasfasern 10 gegenüber dem optischen Element 14 seitens des Benutzers oder auch selbsttätig automatisiert seitens der Bearbeitungsvorrichtung 2 erfolgen.

Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist ferner eine Ausrichtungseinheit 29 in Form eines translatorisch und rotatorisch beweglichen Greifers 29 auf, welcher genau eine der Glasfasern 10 unabhängig von den übri gen Glasfasern 10 im Bereich ihrer Beschichtung 10c greifen und um die Achse ihrer länglichen Erstre ckung gegenüber dem optischen Element 14 auszurichten kann. Zwischen den einzelnen Glasfasern 10 kann der Greifer 29 in der Querrichtung Y und in der Längsrichtung X verfahren werden, um jede Glasfa ser 10 zu erreichen und auszurichten. Hierdurch kann für jede Glasfaser 10 eine vorbestimmte Ausrich- tung gegenüber dem optischen Element 14 ermöglicht werden, wodurch zum Beispiel bei polarisations erhaltenden Glasfasern 10 und bzw. oder bei Glasfasern 10 mit Stresskernen eine Beeinflussung der op tischen Eigenschaften der Signalausgangsstrahlung erreicht werden kann.

Die Bearbeitungsvorrichtung 2 weist ferner eine Temperaturerfassungseinheit 27 in Form einer Infrarot- Flächenkamera 27 auf, welche ebenfalls in der Flöhe Z von schräg oben auf die Bearbeitungszone F der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 ausgerichtet ist. Mittels der Temperaturerfassungseinheit 27 kann wenigstens eine Überwachung der Erwärmung der Bearbeitungszone F zum Beispiel seitens der Person erfolgen. Die Temperaturerfassungseinheit 27 kann jedoch auch seitens der Bearbeitungsvor richtung 2 dazu verwendet werden, den zuvor beschriebenen Vorgang des Erwärmens der Bearbei tungszone F und bzw. oder den zuvor beschriebenen Vorgang des Eintauchens der offenen Enden 11 der Glasfasern 10 in das fließfähige Material der Bearbeitungszone F der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 zu überwachen und bzw. oder in Abhängigkeit der erfassten Temperatur der Bearbeitungs zone F selbstständig geregelt durchzuführen.

Unterhalb der beweglichen Aufnahmeeinheit 22 des optischen Elements 14 weist die Bearbeitungsvor richtung 2 ferner eine Kühlungseinheit 28 in Form eines Luftgebläses 28 auf, welches auf die Austrittsflä che 14b des optischen Elements 14 ausgerichtet ist. Mittels des Luftgebläses 28 kann ein Luftstrom von Umgebungsluft erzeugt und auf die Austrittsfläche 14b des optischen Elements 14 gerichtet werden, sodass aktiv Wärme von dem optischen Element 14 außerhalb der Bearbeitungszone F abgeführt wer den kann. Flierdurch kann die Erwärmung des optischen Elements 14 außerhalb der Bearbeitungszone F gezielt geringgehalten werden.

Mittels der Bearbeitungsvorrichtung 2 bzw. dessen beider Bearbeitungsstrahlen D, E können in einem anschließenden Schritt der Fierstellung auch die zuvor beschriebenen Pumplichtfallen 12 in die Mäntel 10b der Glasfasern 10 eingebracht werden.

Nach Abschluss der zuvor beschriebenen Fierstellungsschritte kann das Faseraustrittselement 1 vom Benutzer aus dem Arbeitsraum der Bearbeitungsvorrichtung 2 entnommen und in einem zusätzlichen Fierstellungsschritt mit dem Spannungselement 13 versehen werden. BEZUGSZEICHENLISTE (Teil der Beschreibung) a erster Winkel zwischen Glasfasern 10 und Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14 ß zweiter Winkel zwischen Glasfasern 10 und Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14

A Signallichtstrahlungen; Laserlichtstrahlungen

A' Austrittsstrahlungen

B Bewegungsrichtung der Aufnahmeeinheit 21 der Glasfasern 10

C Bewegungsrichtung der Aufnahmeeinheit 22 des optischen Elements 14

D erster Bearbeitungsstrahl; erster (C02)-Laserstrahl

E zweiter Bearbeitungsstrahl; zweiter (C02)-Laserstrahl

F Bearbeitungs-, Erwärmungs- bzw. Schweißzone des optischen Elements 14

V Tiefe der Vertiefung 17 der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14

W Eindringtiefe der offenen Enden 11 der Kerne 10a der Glasfasern 10 in das optische Element 14

X Längsrichtung; Tiefe; Länge

Y Querrichtung; Breite

Z vertikale Richtung; Höhe

X, Y Horizontale; horizontale Ebene

I Faseraustrittselement; Signallichtstrahlungsausgang; Faseraustrittsoptik, Faserarray

10 Glasfasern

10a Kerne der Glasfasern 10

10b Mäntel der Glasfasern 10

10c Beschichtungen der Glasfaser 10

II offene Enden der Kerne 10a der Glasfasern 10

12 Pumplichtfalle, Mantellichtentferner, Stripping-Elemente bzw. Vertiefungen der Mäntel 10b der Glasfasern 10

13 Spannungselement

14 optisches Element; optisches Fenster; optische Linse, optischer Strahlteiler; optisches Prisma

14a Eintrittsfläche des optischen Elements 14

14b Austrittsfläche des optischen Elements 14

14c Seitenflächen des optischen Elements 14

15 optische Beschichtung der Austrittsfläche 14b des optischen Elements 14; Anti-Reflektionsbe- schichtung 16 Gehäuse; Gehäuseplatte; Gestell; , Faserstecker; Wärmesenke; Rahmen

16a Befestigungselemente; Durchgangsöffnungen

16b Halterung des optischen Elements 14

17 Vertiefung der Eintrittsfläche 14a des optischen Elements 14

2 Bearbeitungsvorrichtung

20 Gehäuse

21 bewegliche Aufnahmeeinheit der Glasfasern 10

22 bewegliche Aufnahmeeinheit des optischen Elements 14

23 erste Bearbeitungsstrahlquelle; erste (C02-)Laserstrahlquelle

23a erstes bewegliches Ausrichtelement bzw. erster schwenkbarer Spiegel des ersten Bearbeitungs strahls D

24 zweite Bearbeitungsstrahlquelle; zweite (C02-)Laserstrahlquelle

24a zweites bewegliches Ausrichtelement bzw. zweiter schwenkbarer Spiegel des zweiten Bearbei tungsstrahls E

25 erste Bilderfassungseinheit; erste Flächenkamera

26 zweite Bilderfassungseinheit; zweite Flächenkamera

27 Temperaturerfassungseinheit; Infrarot-Flächenkamera

28 Kühlungseinheit; Luftgebläse

29 Ausrichtungseinheit; drehbarer Greifer