本发明涉及由聚合物制造旋光耦合器的一种方法。 在钝态光波导管网路中，耦合器是用来将光信号从输入端的光波导管的光学元件。这样的耦合器由一种透明的物体组成，这种透明物体在光线入射侧和射出侧与光波导管连接。除了通过透明的模制体与光波导管粘合或熔合而产生的一些耦合器以外，还知道一些耦合器，为了制造这些耦合器，将光波导管束绞合并在绞合处加以拉伸（见Agarwal，Fiber Integr，Optics 6（1），27-53，1987）。
但制造如此组成的耦合器是非常昂贵的，此外还有：已知的这些耦合器的直射波衰减很难能再现，致使在不同的输出纤维之间的功率波动大于1分贝（dB）。
此外，还知道一些耦合器，在这些耦合器上用一种收缩软管熔合由聚合物-光波导管制成的束纤维（见DE-A-3737930）或把光波导管连结到圆柱形混频区的端面（见R.D.Codd，SAE/IEEE，Internat.Congress of Transportation Electonics，1984）。
通过压入一支柱使光波导管束变形的方法在未公布的DE-A-3919263中有说明。这里的模具和支柱的加热，例如可通过浴中加热来实现。
其它可能性是利用高频电磁辐射直接加热光波导管（见DE-A-3919263）。
所有制造方法的主要缺点在于昂贵的加工步骤，例如在Biconical Taper方法中（见Agarwal.Fiber Integr.Optics 6（1），27-53，1987）不是只可单件生产，就是只能用昂贵的特种机器进行自动化生产。
此外，将光波导管连结到混频区的这样一些耦合器，原则上有相当高的光损失，而且按照Biconical-Taper方法制成地耦合器机械性能也不稳定。
本发明的任务在于找到一种方法，按照此方法可以很容易和廉价制成机械上牢固的星形耦合器或T形耦合器。如果用这种制造方法就不应该从做好的光波导管开始，因为在以后的混频区中不是必须以花钱多的措施除去这些光波导管的旋光外壳，就是这些光波导管通过连结到混频区一开始就出现光的敛集密度损失。此外，用这种方法还可取消造成费用较高的预裁剪。此外，此方法还可提供插入衰减低和各输出纤维之间波动小的耦合器。
出人意料地发现，如果以压铸法制成耦合器结构（同时带有光波导管终端的混频区），则能满足上述要求。
按照本发明方法制造的旋光耦合器，其特点是机械强度高，可重现的直射波衰减小以及普遍良好的光学特性。这种简单而又成本低的方法的另一优点在于有可能大量生产高质量的耦合系统。
因此本发明涉及适合于光波导管系统的结构的旋光耦合器的制造方法，其特征在于：借助于压铸法制成耦合器的结构，即把聚合物热熔体喷入可由两部分或也可由多部组成的、预先制造好的压铸模中，让熔体凝固，接着取出做好的耦合器元件（带有光波导管终端的混频区）。
原则上所有透明的聚合物均适用于压铸耦合器，其中因为光损失的缘故，最好应该使用无定形的聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚烯烃、聚酯、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚芳酯、聚酰胺或聚酯碳酸酯。可使用的还有共聚物，例如由甲酯丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸-五氟-正-丙酯所制成的共聚物，或用共混聚合物，例如PMMA/聚偏氟乙烯。
但如果在无定形区和结晶区之间只存在微小的密度差别，以致产生的散射损失很小，也可使用部分结晶的聚合物。这种合适的部分结晶聚合物的一个例子是聚-4-甲基戊烯-1。但一般应注意，使所使用的聚合物分子量适应压铸加工。许多常用的聚合物，例如PMMA或聚碳酸酯已作为专门的压铸型聚合物在市场上出售。
本发明的耦合器元件可以是实心的，并可紧贴着涂上一层聚合物，此聚合物的折射率比耦合器的低，所以用作外壳，而照明线路在耦合器元件本身中。在此情况下，实心表示此耦合器元件没有空腔并在此情况下作为芯材承但照明线路的任务。耦合器元件的外壳最好是通过将耦合器元件浸入含有相应的聚合物溶液的浴中制成或也可用简单的喷漆法制成。外壳材料的选择以及使用的溶剂取决于为耦合器所使用聚合物以及取决于应该与耦合器连接的光波导管的数值口径。为了避免光损失，数值口径应尽可能相符。
在其它结构形式中，可将耦合器元件和从它引出的纤维一起进行一步压铸。用此法时，把纤维装入压铸模中并用具有和纤维芯材相同的折射率的聚合物加以喷压涂层。在优选的情况下通过混频区的再次喷压涂层第二步涂覆旋光外壳是可能的。第一步压铸的、具有与其贴合的纤维的耦合器元件可以留在压铸模中，因此在形成混频区的聚合物充分硬化后，可用作旋光外壳用的、折射率比第一种聚合物低的另外一种聚合物将这种耦合器元件进行喷压涂层。
本发明耦合器同样也可具有用折射率较高的聚合物填满的槽形空腔，因此照明线路发生在构成芯线的聚合物中。压铸成槽在此情况下预先确定了耦合器的形式并同时起外壳作用。
槽（例如长度、直径或截面形式的选择）和混频区的结构取决于以后的应用并可任意预确定。
因此它可以是例如具有对称的分配或不对称分配的T形耦合器。优选的结构形式是所谓A×B-星形耦合器，其中A表示输入端数，B表示输出端数，A和B较好是在1至100的范围内，最好是在1至16的范围内。但用本发明方法也可制造其它分支型，例如N-，M-或X-分支型。
这里指的是数据传输和光导纤维探测技术中专门使用的分支元件。
这样一些分配器的结构原理可由附图中得知（图1＝M-分支型，图2＝N-分支型，图3＝X-分支型）。
由本发明的旋光耦合器的混频区引出的光波导管或光波导管槽可以是直线形的或弯曲的，而且光波导管或光波导管槽从混频区引出的角度是可以在很大范围内加以改变的。
混频区的几何形状同样是可变的，确定它的办法是：事先通过试验确定手工制作的耦合器的最佳尺寸和引出的光波导管槽的最佳走向角。
如果混频区具有非矩形的几何图形，例如为了输出强度均匀分布的最佳化而作尾状收缩或做成椭圆形，和必要时配备锯齿压花或表面打毛，这可能是特别有利的。
用合适的电子计算机程序模拟耦合器中的光传播和改变几何图形，以致过量光损失最小并尽可能均匀地将光分配到各输出槽，这是可行的。
光波导管或光波导管槽的长度最好在10至150mm的范围内，直径为0.1～3mm，优选的应为0.4～1mm。
本发明的耦合器的混频区长度，切合实际需要的是不小于5mm和不超过150mm。但视应用范围而定扩大上限或下限是可能的。
正如可改变混频器的形状一样，也可以改变从混频器引出的光波导管的横截面。在一般情况下光波导管的横截面是可以任意选择的，优选的结构形式是园形的和/或多角形的，但应这样选择，以致在光波导管和混频区耦合时出现的面积损失最小。
在压铸的、涂层的耦合器末端配备插头并将其置于一外壳中和光波导管连接。为了提高耦合器的机械稳定性，可用可固化的硅氧烷聚合物或丙烯酸酯聚合物浇注外壳。
在使用本发明方法时，首先得制造一套工具或由金属，最好是由钢或高级合金钢制成的任意模具，此模具对要制作的耦合器显示“阴性”。适用于本发明的模具，必须以高精度的方法制造并只可具有极微小的表面粗糙度。因此可用例如电火花和电火花线切割法，但尤其是通过借助于电子计算机数控（CNC）铣床铣出模具的方法来制造模具，而且若使用两种方法，接着要进行模具的抛光。但在一般情况下所有的方法都要保证这一高精密度是适用的。特别适合于制造压铸模的还有石印的方法，例如STEG/显微镜检查技术公司（Fa.STEAG/Mikrotechnik）的LiGA法。
本发明方法使用的压铸模一般由两部分或多部分组成，而且另外还可以预先规定注射聚合物热熔体的装置。
本发明方法的优点一方面在于：有可能大量制造高质量的耦合系统;保证有良好的可重复性和得到具有旋光特性普遍良好的耦合器系统。另一方面，按此方法可以用简单和低成本的方式只经一步处理制造出混频区，此混频区带有从它伸出的光玻导管。
例如在光导纤维探测技术中可用本发明的耦合器照明或可用来将从探测设备反射出的光分配到各不同的光谱滤光器上，并按此种方式使得能够处理测量信号，但也用来代替唯一的光源从多方面照亮目标。本要求的光耦合器特别适合于组成光波导管网络。
本发明方法和用这种方法制成的耦合器系统可根据以下实施例得到进一步说明。
实施例1
为了设计y形耦合器，首先用手工制成各种不同的原型样机以使几何图形达到最佳程度。图4表示一个y型耦合器的基本结构。图5作为测量结果表示插入衰减D对α角的关系。
D=-10log (l2)/(I1)
I1＝电磁辐射的输入强度
I2＝电磁辐射的输出强度
按照图4用-CNC铣床在钢板（4）上铣出符合图4中压铸模底片的凹槽。将这部分进行机械二次抛光，然后用作压铸模，而且用一块平板作配合件，脱模时取下这块平板。
用此压铸模制造4mm厚，30mm长和20mm宽的PMMA小片（安全玻璃6N;Rohm公司产品）。导管槽具有边长为1.0mm的正方形截面。制成PMMA小片后，将直径为1.0mm的聚合物光波导管（5，6，7）〔因为需要良好的旋光质量，事先在其末端（8，9，10）用检镜用刀片加上油剂〕放入槽（1），（2）和（3）中相当靠近耦合位置（11）（图4）。
用一种透明的环氧树脂（EPO-TEK 301-2，no＝1，564）填满纤维端面（8，9，10）之间的自由空间。选择树脂的折射率使得以PMMA为旋光外壳的耦合区（11）的数值口径（NA）符合已放入槽（1，2，3）中的聚合物光波导管（5，6，7）的数值口径（NA）。
最后将PMMA小片作为保护层粘附到耦合器上。
以处于槽（1）中的纤维（5）为输入端和以处于槽（2）和（3）中的纤维为输出端的插入衰减分别为4.7分贝和4.9分贝，因此彼此之间偏差仅为0.2分贝。
实施例2
类似于实施例1按照图4由一种无定形的聚烯烃（ZEONEX 280;日本 ZEON公司产品）压铸出小片。此种材料的折射率为1.53。使用环氧树脂EPO-TEX 301-2（ND＝1，564）作为浇注槽的树脂。使用市售的聚碳酸酯纤维（FUJITSU）作为光波导管。
按类似于实施例1测定的插入衰减分别为6.2和6.3分贝并且部份是由聚烯烃小片的微小数值口径和环氧树脂对聚碳酸酯纤维造成的。
此耦合器的优点在于有较高的耐热性耐（120℃），而实施例1中的耦合器最高只耐70℃。
实施例3
按照图6制造6×6星形耦合器（19），制造之前通过模拟计算找出了几何图形的最佳方案。
图6中规定的数值是作为最有利的尺寸提出的。
用电火花技术将星形耦合器的结构插入两块钢板（20;21）之间（图7）。
接着将模壳抛光。两块钢板组成此压铸模，关闭压铸模将聚合物注入其中。然后打开两块板并可取出耦合器作进一步加工。
本实施例使用的聚合物是一种聚碳酸酯（MAKROLON CD 2000;BAYER公司产品），在300℃的熔化温度下将此种聚碳酸酯从耦合器的中间位置注入预热至80℃的压铸模中。
从压铸模中取出做好的部件并为了应力松弛在100℃退火10小时。然后将此部件浸入装有环氧树脂清漆（SICRALANSL 1000;表面技术公司产品）的容器中涂上一层旋光外壳。清漆的硬化在120℃下进行45分钟。
清漆的折射率为1.52，耐热温度为180℃。
将耦合器装入预制好的机壳中并在末端装上光波导管插头。
为了预防机械影响，用硅橡胶（Silgel 604;WACKER公司产品）浇灌机壳。
经过所有的输入槽和输出槽的平均插入衰减为14.5分贝，由此算出过量损失为4-5分贝。
此耦合器的特点是耐120℃高温。
实施例4
按类似于实施例3的方法，用聚芳酯物（DUREL;HOECHST CELANESE公司产品）代替聚碳酸酯。熔化温度为315℃。涂漆和裁剪按类似于实施例3的方法进行。
已测定的耦合器的平块插入衰减比实施例3中的高16分贝，这大概是由于聚芳酯具有明显的黄色，该黄色引起较高的吸收损耗。
实施例5
借助于压铸法制造出具有非对称分度率的T形耦合器。为了按图8调节分度率，可改变两道输出槽之间的α角。
模似计算并测量制造好的悬式原型样机得出图9中所示的关系。
为了制造一个1∶5-耦合器，可选择一个18度的角。
将类似于实施例1的装置用作压铸模，其中槽的宽度这时为1mm。
使用的聚合物是聚醚砜（ULTRASON E;BASF公司产品），将此聚合物在350℃的熔化温度下喷入预热到100℃的压铸模中。此聚合物的折射率为1.65。
为使应力松弛，把此压铸件在180℃退火24小时。
紧接着将数值口径为0.5的PMMA光波导管（Aashi TB 1000）放入槽中，并用环氧树脂（EPO-TEK 301-2）浇灌这些槽。分支区的数值口径以0.53和光波导管数值口径0.50匹配。
用由ULTRASON E 1000制成的小片作保护层。
测得耦合器的分度率为1∶4.6时，插入衰减为3.3分贝。
实施例6
按类似于实施例3的方法制造6×6星形耦合器，其中只压铸混频区。
将实施例3的压铸模具修改成每边可各放入6根长度为6cm的聚合物纤维。作为纤维使用的是总直径为1mm的聚碳酸酯纤维。然后用一种聚合物把这12根聚合物纤维浇注在封闭的压铸模中，因此在这些纤维之间出现一旋光化合物。
为了制造混频区，本实施例使用了聚合物Makrolon CD 2000（BAYER公司产品），在约300℃的温度下将此聚合物从耦合器的中间位置喷入调温到约80℃的模具中。
在混频区充分硬化后，再次喷入一种聚合物，按此方式用一层旋光外壳包住混频区。
为此，将用作旋光外壳的聚合物-聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA/8H;ROhm公司产品）加热到约240℃，并从耦合器的中间位置喷入调温到约80℃的模具中。
制成的带作输混频器的（6×6）耦合器，在任意的输出纤维之间的功率波动最大为1.6分贝时，具有余量损耗2.4分贝。