DE68915443T2 - Herstellungsmethode linearen faseranordnung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer faseroptischen Anordnung und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung, das zu einer verbesserten Speicherdichte der optischen Fasern führt.
• Nach dem bisherigen Stand der Technik ist die Verwendung einer Anordnung aus optischen Fasern in einem Druckkopf bekannt, der dazu benutzt wird, um Informationen auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen. Die Fasern können so ausgerichtet sein, daß ihre Ausgangsenden eine lineare Anordnung bilden, die sich in einer quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsmediums verlaufenden Richtung erstreckt; und eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Leuchtdiode oder ein Diodenlaser, kann am Eingangsende mit jeder der Fasern verbunden werden. Das Licht in jeder einzelnen Faser wird gemäß einem Informationssignal moduliert, so daß ein gewünschtes Bild erzeugt wird. Jeder einzelnen Faser gegenüberliegende Fokussiermittel können eingesetzt werden, um zu bewirken, daß das Licht auf einen Punkt auf dem Aufzeichnungsmedium fokussiert wird. Es ist wünschenswert, daß die Anordnungen optischer Fasern eine hohe Speicherdichte haben, das heißt eine große Anzahl von Fasern pro Breiteneinheit der Anordnung, um den Umfang der Datenpufferung zu begrenzen, die zur Erzeugung des Ausgangsbildes erforderlich ist. Bei der Verwendung immer dünnerer Fasern zur Erhöhung der Speicherdichte gibt es aber ein Problem: Bei dünneren Fasern wird die Handhabung und Ausrichtung der Fasern immer schwieriger, und die dünneren Fasern können im Herstellungsprozeß leichter brechen.
• In US-A-4,389,655 ist eine optischen Einrichtung zur berührungslosen Aufzeichnung beschrieben, wobei der Aufzeichnungskopf eine lineare Anordnung aus optischen Fasern umfaßt. Der Aufzeichnungskopf enthält eine Einstellplatte mit einer Vielzahl von darin befindlichen Nuten, und eine optische Faser ist in jede dieser Nuten eingelegt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Fasern in Nuten angeordnet, die in Richtung auf das Ausgangsende der Anordnung zusammenlaufen, so daß die Ausgangsenden der Fasern eng beabstandet sind. Ein Problem bei dieser Anordnung liegt darin, daß die Ausgangsenden der Fasern nicht in einem rechten Winkel zum Ende des Substrats angeordnet sind und daß daher eine korrigierende Optik angeordnet werden muß, um ein optimales Belichtungsmuster auf einem Aufzeichnungsmedium zu erzielen.
• JP-A-61-138214 beschreibt eine faseroptische Anordnung mit einer Vielzahl von einzelnen Gruppen von Nuten, die voneinander getrennt auf einem Substrat ausgebildet sind, wobei die umhüllten Teile der Fasern am hinteren Ende des Substrats in die Gruppen von Nuten eingelegt sind und wobei der belichtete Mantel der Fasern über einen Faserpositionierungsblock am anderen Ende des Substrats gehalten wird und wobei dieser Block aus mehreren Fasereinführlöchern an den herausführenden Leitungen der Führungsnuten 26 gebildet und diesen Nuten gegenüberliegend bereitgestellt ist. Eine derartige Anordnung bedingt, daß die Enden der Fasern in die Löcher des Positionierungsblocks eingesetzt werden, bevor die umhüllten Teile der Fasern in die Gruppe von Nuten am hinteren Ende des Substrats eingelegt werden, wodurch die Herstellung einer derartigen faseroptischen Anordnung in entscheidender Weise verkompliziert wird.
• In IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-12, Nr. 2, S. 165-169, ist ein Herstellungsprozeß für Längsnuten beschrieben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnten Probleme beim bisherigen Stand der Technik zu überwinden und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer faseroptischen Anordnung zur Verwendung in Abtasteinrichtungen bereitzustellen.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer faseroptischen Anordnung aus umhüllten optischen Fasern (12) bereitgestellt, wobei die jede Faser der Anordnung umgebende Hülle an einem Ende entfernt wird, um den Mantel der Faser an diesem einen Ende freizulegen, dadurch gekennzeichnet, daß
• a) der Durchmesser eines Abschnitts des Mantels an diesem einen Ende durch Ätzen verkleinert wird,
• b) in einem Substrat mehrere Gruppen von Nuten ausgebildet werden, von denen jede Gruppe von der anderen durch eine Zwischenfläche des Substrats getrennt ist und jede Nut einer jeden Gruppe mit den entsprechenden Nuten der anderen Gruppen ausgerichtet ist,
• c) die Hüllen optischer Fasern an einem Ende (15) des Substrats in die Gruppe von Nuten eingeführt und in diesen Nuten befestigt werden,
• d) die freiliegenden Mantelenden der Fasern in die übrigen Gruppen von Nuten eingeführt und die Fasern in den Nuten dieser Gruppen befestigt werden, wobei die Abstände der Nuten in aufeinanderfolgenden Gruppen mit zunehmender Annäherung der Fasern an das dem einen Ende gegenüberliegende Ende des Substrats abnehmen.
• Die erfindungsgemäße faseroptische Anordnung enthält eine Anordnung aus optischen Fasern, die in in einem Substrat ausgebildeten Nuten gelagert sind. Die Nuten sind in ausgerichteten Gruppen angeordnet, und die Gruppen von Nuten sind durch in der Ebene der Basisfläche der Nuten verlaufende plane Flächen auf dem Substrat voneinander getrennt. An einem Eingangsende des Substrats befindet sich eine Gruppe von Nuten, deren Größe so bemessen ist, daß die Nuten die Hüllen der optischen Fasern aufnehmen, und Gruppen von Nuten, die zur Aufnahme des Fasermantels eingerichtet sind, sind auf dem Substrat in Richtung auf ein Ausgangsende des Substrats beabstandet. Der Abstand der Nuten in aufeinanderfolgenden Gruppen nimmt mit zunehmender Annäherung an das Ausgangsende des Substrats ab, um die Fasern enger an das Ausgangsende zu ziehen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden Gruppen von eng beabstandeten V-förmigen Nuten in ein Siliziumsubstrat geätzt, und eine optische Faser mit einem Mantelabschnitt mit verringertem Durchmesser wird in jede der Nuten eingelegt, um eine lineare Anordnung von Fasern zu bilden. Ein Klebstoff wird verwendet, um die Fasern in den Nuten zu befestigen.
• Ein prinzipieller Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die optischen Fasern auf dem Substrat in engem Abstand zueinander gehalten werden können, wobei die Fasern nicht beschädigt und ihre Leistungsmerkmale nicht beeinträchtigt werden. Infolge der Lagerung der Fasern in Gruppen von Nuten, die durch plane Flächen voneinander getrennt sind, können die Fasern in Nuten mit zunehmend kleinerem Abstand voneinander eingelegt werden, ohne scharfe Krümmungen durchlaufen zu müssen, die die Fasern beschädigen würden. Die planen Flächen zwischen den Nuten erleichtern ferner die Bindung der Fasern in den Nuten.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß dank der Verwendung von Fasern, deren Manteldurchmesser an einem Ende relativ klein ist, eine sehr hohe Speicherdichte erzielt wird. Weiter sind die Fasern so konstruiert, daß sie dank ihrer Stärke und Starrheit so gehandhabt werden können wie Fasern, deren Enden keinen verringerten Durchmesser haben. Die Ausgabe der eng beabstandeten und unabhängig voneinander adressierbaren Fasern kann über einen einzelnen Optiksatz mit Beugungsbegrenzung auf einem Aufzeichnungsmedium abgebildet werden.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß hergestellten faseroptischen Anordnung.
• Fig. 2 eine vergrößerte Aufrißansicht eines Abschnitts an einem Ende der Anordnung mit der Darstellung des Abstands der Nuten und der Unterbringung einer optischen Faser in einer Nut.
• Fig. 3 eine Draufsicht auf das bei der Erfindung verwendete Substrat.
• Fig. 4 eine Ansicht einer für das Ätzen vorbereiteten Faser.
• Fig. 5 eine Ansicht einer Faser nach dem Ätzen.
• Fig. 6A-6C Querschnittansichten entlang der Linien 6A-6A, 6B-6B beziehungsweise 6C-6C in Fig. 3.
• Fig. 7-13 Ansichten mit der Wiedergabe der Folge von Schritten zur Ausbildung von Nuten im Substrat.
• In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß hergestellte faseroptische Anordnung 10 dargestellt. Die faseroptische Anordnung 10 umfaßt drei optische Fasern 12, die auf einem Substrat 16 gelagert sind. Nur eine der Fasern 12 ist in voller Länge dargestellt, um verschiedene Merkmale der Erfindung deutlicher wiederzugeben. Selbstverständlich sind alle Fasern 12 identisch, und sie erstrecken sich über die volle Länge des Substrats 16. Jede der Fasern 12 ist über einen Steckverbinder 18 für optische Fasern mit einer weiteren optischen Faser 20 verbunden. Der Steckverbinder 18 für optische Fasern kann von dem Typ sein, der beschrieben ist im regulär erteilten US-Patent Nr. 4,723,830 mit dem Titel "Optical Fiber Connectors", erteilt am 9. Februar 1988. Jede optische Faser 20 ist mit einer Lichtquelle 22, wie beispielsweise einem Diodenlaser oder einer Leuchtdiode verbunden. Jede Lichtquelle 22 in der Anordnung 10 kann auf bereits bekannte Weise gemäß einem Informationssignal moduliert werden. Die Anordnung 10 kann verwendet werden, um Informationen auf einem (nicht dargestellten) lichtempfindlichen Medium, wie beispielsweise auf einem Fotoleiter oder auf fotografischem Film, aufzuzeichnen. Die Anordnung 10 kann auch als (nicht dargestellte) optische Abtasteinrichtung (Scanner) verwendet werden, wobei von einem Objekt reflektiertes Licht durch die optischen Fasern auf lichtempfindliche Elemente übertragen wird.
• Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, hat jede der optischen Fasern 12 eine Hülle 30, einen Mantel 32 und einen Kern 34. Die Hülle 30 wurde von einem Ende der Faser 12 entfernt, um den Mantel 32 freizulegen, und in einem Mantelabschnitt 33 (Fig. 5) ist der Durchmesser des Mantels wesentlich verkleinert, so daß die Abschnitte 33 relativ zueinander enger beabstandet sein können. Ein verjüngter Mantelabschnitt 36 ist an einem Ende des Abschnitts 33 ausgebildet. Eine für die Verwendung bei der Erfindung geeignete Faser ist eine spezielle Einmodenfaser, die als Faser Nr. 56704121,KH1 von Corning Glass Works hergestellt wird. Die Faser ist aus Silika mit Germaniumdotierung im Kern 34 hergestellt. Die Hülle 30 hat einen Durchmesser von 250 um, der Mantel hat einen Durchmesser von 125 um, und der Kern hat einen Durchmesser von 4 um.
• Obwohl die hier beschriebene Erfindung optische Fasern verwendet, deren Enden einen verkleinerten Durchmesser haben, kann die erfindungsgemäße Anordnung auch Fasern verwenden, bei denen der Durchmesser des Mantels über die gesamte Länge der Faser gleich ist.
• Wie in Fig. 1 dargestellt ist, erstrecken sich die Fasern 12 von einem Eingangsende 15 der Anordnung 10, auf dem Hüllen 30 der Fasern gelagert sind, zu einem Ausgangsende 17 der Anordnung, und die Fasern 12 sind am Ende 17 am engsten beabstandet. Die Fasern 12 sind in Gruppen von Nuten 28a-28g untergebracht, die in Substrat 16 ausgebildet sind und die durch plane Flächen 29a-29f im Substrat 16 getrennt sind. Die Nuten 28a-28g in jeder Gruppe sind jeweils durch Stege 25a-25g voneinander getrennt. Die Nuten 28a haben einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt, wie in Fig. 6A dargestellt ist, und die Nuten 28b-28g haben einen im allgemeinen V-förmigen Querschnitt, wie in Fig. 6B dargestellt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Flächen 29a-29f in der Ebene der Nutenspitzen beziehungsweise der Basisflächen benachbarter Nuten plan; eine der Nutenspitzen ist in Fig. 6B als 27b wiedergegeben.
• Wie in Fig. 2 dargestellt ist, verläuft eine Glasplatte 21 über den Fasern 12 in den Nuten 28g, und eine (nicht dargestellte) ähnliche Platte erstreckt sich über die Fasern 12 bei jeder der anderen Gruppen von Nuten 28a-28f. Diese Glasplatten sind entsprechend der folgenden Erläuterung sehr wesentlich bei der Herstellung der Anordnung 10. In Fig. 1 wurden die Glasplatten 21 ausgelassen, um erfindungsgemäße Elemente deutlicher darzustellen. Bei jeder Gruppe von Nuten 28a-28g erstreckt sich eine Platte 21 über die Fasern 12, und ein Epoxidharz 23 füllt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die leeren Flächen zwischen der Platte 21, dem Substrat 16 und den Fasern 12 aus.
• Die Nuten 28a-28g sind so angeordnet, daß die Fasern 12 zunehmend enger voneinander in Richtung auf das Ausgangsende 17 der Anordnung 10 beabstandet sind. Die zunehmend engere Beabstandung wird erreicht, indem der Abstand p (Fig. 6B) der Nuten in aufeinanderfolgenden Gruppen von Nuten 28a-28g herabgesetzt wird. Wie in Fig. 6B dargestellt ist, umfaßt der Abstand p der Nuten die Breite W der Nuten und die Breite S der Stege 25a-25g. Der Abstand p kann geändert werden, indem man die Stegbreite S oder die Nutenbreite W oder beide Breiten S und W ändert.
• Die Nuten 28a sind in der Größe so bemessen, daß sie die Hüllen 30 der Fasern 12 aufnehmen. Die Nuten 28b-28f sind für die Aufnahme des Mantels 32 der Fasern 12 geeignet, und die Nuten 28g eignen sich für die Aufnahme der Mantelabschnitte 33 mit verkleinertem Durchmesser. Es ist wichtig, daß die Hüllen 30 über eine gewisse Länge der Fasern auf den Fasern 12 auf dem Substrat 16 verbleiben, um der Anordnung 10 Stabilität zu verleihen. Bei einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, daß sich der Mantelabschnitt 33 in weitere Gruppen von Nuten 28b-28f erstreckt. Die Abmessungen der Nuten 28a-28g richten sich nach der Größe und der Art der bei der Anordnung 10 verwendeten Faser. Bei einer Einmodenfaser der oben beschriebenen Art, die von Corning Glass Works erhältlich ist, sind die Nuten 28a von etwa 255 um bis etwa 280 um breit, und die Nuten 28b-28f sind etwa 155 um breit; die Abmessungen der Nuten 28g für verschiedene Größen des Mantelabschnitts 33 sind der Tabelle I weiter unten wiedergegeben. Beginnend mit den Nuten 28b und fortlaufend über aufeinanderfolgende Gruppen von Nuten bis zu 28g sind die Nuten 28b-28g durch Stege 25b-25g getrennt, die zunehmend dünnere Breiten S haben, um die Fasern 12 am Ende 17 der Anordnung 10 enger aneinander zu ziehen. Die Breiten S der Stege 25a-25g können beispielsweise jeweils 25, 100, 76, 53, 29, 5 und 4 um sein.
• In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Länge des Substrats 16 etwa 75 mm, die Breite des Substrats ist etwa 25 mm, und das Substrat ist etwa 525 um dick. Die Länge der Nuten 28a ist etwa 10 mm, die Länge der Nuten 28b-28f ist etwa 2 mm, und die Länge der Nuten 28g ist etwa 25 mm. Die Länge der planen Flächen 29a-29e beträgt etwa 4 mm, und die Länge der planen Fläche 29f beträgt etwa 10 mm.
• Die Abmessungen der Nuten 28g und der Abschnitte 33 der Fasern 12 sind in Fig. 2 angegeben, wobei W die Breite einer Nut 28g und β der halbe Winkel einer Nut 28g ist und wobei S die Breite des Stegs 25a zwischen benachbarten Nuten 28g ist und wobei P den Kanalabstand darstellt, das heißt den Abstand zwischen den Nuten 28g an deren Basisfläche 27g. D ist der Durchmesser des Mantelabschnitts 33 einer Faser 12. Der Winkel β beträgt etwa 35, wenn die Nuten 28g in Silizium geätzt sind; es können jedoch andere Winkel verwendet werden. Die Abmessungen der Nuten 28g sind für verschiedene Durchmesser D in Tabelle I wiedergegeben. TABELLE I
Faserätzung
• In Fig. 4 ist eine Faser 12 dargestellt, bei der die Hülle 30 von einem Abschnitt der Faser zur Vorbereitung eines Ätzvorgangs entfernt worden ist. Die Faser 12 wird mit Flußsäure (HF) geätzt, um den Durchmesser des Mantels 32 von beispielsweise 125 um auf einen nur 10 um betragenden Durchmesser zu verkleinern. Die Nennabnahme beim Ätzen bei Raumtemperatur beträgt 1,00 um/min. Der Durchmesser des Abschnitts 33 muß groß genug sein, so daß es zwischen benachbarten Fasern nicht zu einer Lichtkopplung kommt. Um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, muß der Durchmesser des Mantels im Abschnitt 33 mindestens 10 um betragen.
• Eine Faser 12 nach dem Ätzen ist in Fig. 5 dargestellt. Während des Ätzvorgangs werden die Enden der Fasern 12 in Flußsäure gelegt, und wegen der Kapillarwirkung bildet sich der verjüngte Abschnitt 36 über der Oberfläche der HF-Säure. Es hat sich ergeben, daß der verjüngte Abschnitt 36 eine günstige Wirkung ausübt, da die Biegefestigkeit der Faser 12 wesentlich größer ist, als sie es wäre, wenn es eine abrupte Änderung vom normalen Durchmesser des Mantels 32 zum Mantelabschnitt 33 mit verkleinertem Durchmesser gäbe. Der Kern 34 der Faser 12 wird schneller geätzt als der Mantel 32; daher bildet sich auf dem Kern 34 eine (nicht dargestellte) konkave Spitze, die durch eine Glättung nach dem Ätzen entfernt werden muß.
Vorbereitung des Substrats
• Das Substrat 16 wird vorzugsweise über fotolitografische Mittel aus einer (nicht dargestellten) Siliziumscheibe ausgebildet. In den Fig. 7-13 sind die Schritte bei der Ausbildung der Nuten 28b-28g und der planen Flächen 29a-29f in der Scheibe dargestellt. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, wird eine Schicht 50 aus Si&sub3;N&sub4; auf einer Siliziumscheibe 52 gebildet, und wie in Fig. 8 dargestellt ist, wird über der Si&sub3;N&sub4;-Schicht 50 negatives Photoresistmaterial 53 gebildet. Das negative Photoresistmaterial 53 kann beispielsweise fotopolymerisierbarer Kunststoff sein, wie zum Beispiel negatives Photoresistmaterial Typ 747, das von KTI Chemical, Inc. erhältlich ist. Das Photoresistmaterial 53 wird durch eine Maske 54 (Fig. 9) mit ultraviolettem Licht belichtet. Das ultraviolette Licht kann durch Quecksilberdampflampen geliefert werden. Im nächsten Schritt wird das Photoresistmaterial unter Verwendung von beispielsweise "Projection Developer"-Entwickler, der von KTI Chemical, Inc. erhältlich ist, entwickelt, um die unbelichteten Abschnitte des Photoresistmaterials, wie in Fig. 10 dargestellt ist, zu entfernen. Anschließend wird die Si&sub3;N&sub4;-Schicht 50 unter Einsatz der Plasmaätzung geätzt, und das Photoresistmaterial 53 wird, wie in Fig. 11 dargestellt ist, abgezogen. Die belichteten Abschnitte der Scheibe 52 werden dann geätzt, um die Nuten 28a-28g, die in Fig. 12 als 28 angegeben sind, und die planen Flächen 29a-29f des Substrats 16 zu bilden. Nach der Ausbildung der Nuten und der planen Flächen wird die Si&sub3;N&sub4;- Schicht 50 über Plasmaätzung entfernt, und das Erscheinungsbild der Scheibe 52 entspricht der Darstellung in Fig. 13. Es hat sich ergeben, daß die Entfernung der Si&sub3;N&sub4;-Schicht 50 ein sehr wichtiger Schritt ist, da der zur Bindung der Fasern 12 in den Nuten verwendete Klebstoff nicht unter allen Bedingungen gut an der Si&sub3;N&sub4;-Schicht haftet. Die Scheibe 52 wird vor und nach dem Ätzen unter Verwendung von Aceton und entionisiertem Wasser gereinigt, und die Scheibe wird anschließend mit Stickstoff trockengeblasen.
• Der eingangs beschriebene Prozeß wird benutzt, um die Nuten 28b-28g und die planen Flächen 29a-29f im Substrat 16 auszubilden. Die Nuten 28a am Ende 15 des Substrats 16 werden zum Schluß ausgebildet, und sie werden mit einer Diamantschneide gebildet. Die Nuten 28a sind so ausgebildet, daß sie die Hüllen 30 der Fasern 12 aufnehmen. In einem Beispiel zur Veranschaulichung sind die Nuten 28a, wie in Fig. 6A dargestellt ist, im Querschnitt im wesentlichen rechteckig, und die Breite W liegt zwischen etwa 255 um und etwa 280 um; die Tiefe d beträgt etwa 150 um, und die Breite S der Stege 25a beträgt etwa 25 um.
• Wegen der Brüchigkeit und der relativ kleinen Größe der Fasern 12 muß beim Einlegen der Fasern 12 im Substrat 16 große Sorgfalt angewandt werden. In einem ersten Schritt sind die Fasern parallel zueinander in einer (nicht dargestellten) Halterung mit Kanälen zur Aufnahme der Hüllen 30 angeordnet. Die Hüllen 30 der ausgerichteten Fasern 12 werden anschließend in die Nuten 28a auf dem Substrat 16 eingelegt. Eine Glasplatte, beispielsweise eine Platte wie die in Fig. 2 wiedergegebene Platte 21, wird über den Hüllen 30 in den Nuten 28a plaziert. Die Glasplatte kann etwa 150 um dick sein, und ihre Größe muß so sein, daß sie sich über die Nuten 28a erstreckt. Die Glasplatte wird durch eine Nadel in einem Mikropositionierer Modell 221, der von Rucker and Kolls erhältlich ist, in ihrer Position gehalten. Ein mit ultraviolettem Licht härtbares Epoxidharz wird zwischen die Glasplatte und das Substrat 16 eingeführt, und das Epoxidharz wird über die Kapillarwirkung in die Nuten 28a und dort um die Hüllen 30 der Fasern 12 gezogen. Das Epoxidharz wird durch ultraviolettes Licht gehärtet, das durch die Glasplatte auf das Epoxidharz gerichtet wird. Der Mantel 32 der Fasern 12 wird anschließend mit zunehmend kleinerem Abstand in die Nuten 28b-28g geätzt; und die Fasern 12 werden über eine Glasplatte und UV-härtbares Epoxidharz entsprechend der eingangs wiedergegebenen Beschreibung in jeder Gruppe von Nuten 28b-28g in ihrer Position eingebunden. Das heißt, daß die Glasplatte direkt über den Fasern 12 in den Nuten plaziert wird, wobei sie von einem Mikropositionierer gehalten wird, und daß UV-härtbares Epoxidharz über eine Kapillarwirkung um die Fasern 12 in den Nuten herum eingeführt wird.
• Die planen Flächen 29a-29f stellen eine Fläche bereit, in der die Fasern 12 zwischen den Gruppen von im allgemeinen parallelen Nuten 28b-28g mit zunehmend kleinerem Abstand enger aneinander gezogen werden. Die planen Flächen 29a-29f sind auch bei den gerade beschriebenen Fertigungsschritten wichtig, da sie Mittel bereitstellen, mit denen die Fasern betrachtet werden können, um festzustellen, ob die Fasern tatsächlich ausgerichtet sind, da es sehr schwierig ist, die Fasern in den Gruppen von Nuten 28b-28g zu erkennen.
• Wenn die Fasern 12 in die Nuten 28a-28g eingebunden sind, wird ein Abschnitt der Abschrägung 19 der Anordnung über eine nicht dargestellte Stichsäge entfernt, und die Abschrägung 19 wird anschließend geglättet. Die Stichsäge kann eine mit Harz imprägnierte Diamantschneide sein, und der Stichsägeschritt kann erfolgen, indem gleichzeitig durch die Glasplatte, die die Mantelabschnitte 33 bedeckt, die optischen Fasern 12 und das Substrat 16 geschnitten wird. Ein wichtiges Element der Erfindung ist der Klebstoff, der verwendet wird, um die Fasern 12 im Substrat 16 einzubinden. Der Klebstoff muß für eine gute Kapillarwirkung eine niedrige Viskosität haben, und sein Brechungsindex muß niedriger sein als der des Mantels 32, um den Strahlungsverlust und Kreuzkopplungen zwischen den Fasern 12 zu minimieren. Nach dem Aushärten des Klebstoffs darf die Faser nur gering belastet werden, um den Mikro-Biegeverlust zu minimieren; und der Klebstoff muß eine angemessene Härte haben, um eine geglättete Oberfläche hoher Qualität sicherzustellen. Ein geeigneter Klebstoff ist Norland 61 Klebstoff, der von der Norland Co. erhältlich ist. Ein bevorzugter Klebstoff ist aber Lamdek U V Adhesive, Katalog-Nr. 177 6921, der von Dymax Engineering Adhesives, einem Unternehmensbereich der American Chemical and Engineering Co., Torrington, Connecticut/USA, erhältlich ist.
• In einem Beispiel zur Veranschaulichung der Erfindung wurde eine Anordnung 10 aus Einmodenfasern gebildet, die einen Kerndurchmesser von etwa 4 um und einen Manteldurchmesser von etwa 125 um haben. Die Abschnitte 33 wurden bis auf einen Durchmesser von etwa 15 um geätzt; die Länge der Abschnitte 33 war etwa 25 um, und der Kanalabstand (P) zwischen den Nuten 28g auf dem Substrat 16 war etwa 28 um. Die Fasern 12 waren entsprechend der Darstellung in Fig. 1 auf einem Substrat 16 angeordnet. Die so gebildete Anordnung wurde hinsichtlich des Verjüngungs-/Packaging-Verlusts, des Kreuzkopplungspegels und der Qualität des Ausgangsstrahls bewertet. Der Verjüngungs-/Packaging-Verlust ist ein Index des Strahlungsverlusts aufgrund der Faserverjüngung, des geätzten Mantels und der Belastung durch Gruppierung (Packaging), im Vergleich zum Strahlungsverlust aufgrund dieser Faktoren bei einer Einmodenfaser, die nicht geätzt wurde. Es wurde ermittelt, daß die Ausbreitungseigenschaften des optischen Feldes infolge der Ätz- und Gruppierungsvorgänge nur sehr geringen Änderungen unterliegen. Somit wurde eine wesentliche Zunahme der Speicherdichte in der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt, wobei der erforderliche Wirkungsgrad der Fasern erhalten bleibt.
• Selbstverständlich kann die Anzahl wie auch die Beabstandung der Fasern 12 geändert werden, um den Ansprüchen einer bestimmten Anwendung zu genügen. Eine (nicht dargestellte) Anordnung könnte sich über die volle Länge eines Aufzeichnungsmediums erstrecken, oder ein (nicht dargestellter) Aufzeichnungskopf könnte eine Vielzahl von Seite an Seite oder in parallelen Reihen ausgerichteten Anordnungen umfassen. Eine Anordnung 10 kann auch zur Erzeugung verschiedener Druckformate verwendet werden, wobei das erzeugte Format über die Ablauffolge des Betriebs der Lichtquellen hinsichtlich der einzelnen Fasern bestimmt wird.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung einer faseroptischen Anordnung aus umhüllten optischen Fasern (12), bei dem die jede Faser (12) der Anordnung umgebende Hülle (30) an einem Ende entfernt wird, um den Mantel (32) der Faser (12) an diesem einen Ende freizulegen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Durchmesser eines Abschnitts des Mantels (32) an diesem einen Ende durch Ätzen verkleinert wird,

b) in einem Substrat (16) mehrere Gruppen von Nuten (28a-28g) ausgebildet werden, von denen jede Gruppe (28a-28g) von der anderen durch eine Zwischenfläche (29a-29f) des Substrats (16) getrennt ist und jede Nut einer jeden Gruppe mit den entsprechenden Nuten der anderen Gruppen ausgerichtet ist,

c) die Hüllen (30) optischer Fasern (12) an einem Ende (15) des Substrats in die Gruppe von Nuten (28a) eingeführt und in diesen Nuten befestigt werden und

d) die freiliegenden Mantelenden der Fasern in die übrigen Gruppen von Nuten (28b-28g) eingeführt und die Fasern (12) in den Nuten dieser Gruppen (28b-28g) befestigt werden, wobei die Abstände (p) der Nuten (28a-28g) in aufeinanderfolgenden Gruppen mit zunehmender Annäherung der Fasern an das dem Ende (15) gegenüberliegende Ende (19) des Substrats abnehmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten V-förmig ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutenabstand (p) durch Veränderung der Breite (s) der jeweils zwischen zwei benachbarten Nuten liegenden Zwischenbereiche (25a-25g) verringert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutenabstand (p) durch Veränderung der Nutenbreite (w) verringert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelabschnitt zwischen seinem Teil (33) mit verkleinertem Durchmesser und seinem Teil (32) mit nicht verkleinertem Durchmesser eine Verjüngung (36) aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung (36) durch Ätzen erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Gruppen von Nuten (28b-28g) mittels fotolithografischer Techniken hergestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenflächen (29a-29f) im allgemeinen in der Ebene der Basisfläche der Nuten verlaufende plane Flächen darstellen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Zwischenflächen (29a-29f) mittels fotolitografischer Techniken hergestellt werden.

10. Verfahren zur Herstellung einer faseroptischen Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (12) mit einem durch ultraviolettes Licht härtbaren Bindemittel in den Nuten (28a-28g) befestigt werden.

11. Verfahren zur Herstellung einer faseroptischen Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Gruppe von Nuten in dem einen Ende (15) des Substrats mittels einer Säge ausgeschnitten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen von Nuten und ihre Zwischenbereiche durch Ätzen durch eine Maske (54) aus Si&sub3;N&sub4; hindurch erzeugt werden und daß die Maske (54) durch Plasmaätzung entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bindemittel um einen UV-Klebstoff handelt.