DE3307453C1 - Method for coaxial coupling of two fibres - Google Patents

Method for coaxial coupling of two fibres

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DE3307453C1
DE3307453C1 DE19833307453 DE3307453A DE3307453C1 DE 3307453 C1 DE3307453 C1 DE 3307453C1 DE 19833307453 DE19833307453 DE 19833307453 DE 3307453 A DE3307453 A DE 3307453A DE 3307453 C1 DE3307453 C1 DE 3307453C1
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DE19833307453
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Dietmar Dipl.-Ing. 3524 Immenhausen Gutermuth
Erich Prof.Dr.-Ing. 3548 Arolsen Sinemus
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Kabel Rheydt AG
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AEG Telefunken Kabelwerke AG
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    • G02—OPTICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3801—Permanent connections, i.e. wherein fibres are kept aligned by mechanical means
    • G02B6/3803—Adjustment or alignment devices for alignment prior to splicing

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Abstract

The invention relates to a method for coaxial coupling of two fibres, in which a first fibre is mounted with its axis parallel to a second fibre on a movable manipulator, whereupon the distance between the end points of the two fibres is measured and thereupon the manipulator is caused to make movements such that this distance assumes an achievable minimum value. The object of facilitating an exact coupling without excessive demands on the operator is achieved owing to the fact that the end point of the first fibre is moved to a fixed point and adjusted there, the fixed point being at a prescribed distance from the end point of the second fibre, and that thereupon the manipulator is caused to make towards the end point of the second fibre a prescribed movement step which corresponds to the prescribed distance of the fixed point from the end point of the second fibre.

Description

Dic zu messende optische Faser 1 ist achsparallel zur Faser 2 auf einem Manipulator 5 befestigt. Ihr Ende 6 ragt über den Rand 7 des Manipulators 5 um einen Wert zx hinaus, welcher mit einer relativ großen Toleranz + t eingehalten werden muß, was für eine Bedienungsper- son mühelos ohne Zuhilfenahme von Vorrichtungen möglich ist. The optical fiber 1 to be measured is axially parallel to the fiber 2 a manipulator 5 attached. Your end 6 protrudes over the edge 7 of the manipulator 5 by a value zx, which is complied with with a relatively large tolerance + t must be what kind of operator lock son effortlessly without assistance of devices is possible.

Dic folgenden Justier- und Einstellvorgängc vcrlaufen automatisch. Der Manipulator 5 erhält Befehle zur Bewegung in den Richtungen x, y und z von einer Steuereinrichtung, welche einerseits feste Bewegungsschritte und andererseits nach einem Soll-lstwert-Vergleich geregelte Bewegungen zum Fixpunkt D hin veranlaßt. The following adjustment and setting processes run automatically. The manipulator 5 receives commands to move in the directions x, y and z from one Control device, which on the one hand fixed movement steps and on the other hand after a setpoint / actual value comparison causes controlled movements to the fixed point D.

Vor dem Auflegen der Faser 1 auf den Manipulator 5 wird dieser in eine vorbestimmte Abstandslage gefahren, deren Koordinaten derart in die Steuereinrichtung einprogrammiert sind, daß der Abstand der Faserenden iny-Richtung minimal ist. Before the fiber 1 is placed on the manipulator 5, it is in a predetermined distance driven, the coordinates of which in the control device are programmed that the distance between the fiber ends in the y-direction is minimal.

Nach dem Auflegen der Faser 1 wird der automatische Kopplungsablauf veranlaßt. Die Faser 1 ist derart auf dem Manipulator 5 aufgelegt, daß sie einerseits um die Länge zl +t übersteht und andererseits in x-Richtung einen geringen Abstand xo vom Fixpunkt D hat. After the fiber 1 has been placed, the automatic coupling process starts caused. The fiber 1 is placed on the manipulator 5 in such a way that on the one hand it protrudes by the length zl + t and on the other hand a small distance in the x-direction xo from the fixed point D.

Nunmehr bewegt sich der Manipulator 5 in z-Richtung um einen festen Schritt zum Fixpunkt D hin, welche um den kleinen Wert zo größer als die Differenz (a + tz,) ist. Danach bewegt sich der Manipulator 5 in x-Richtung zum Fixpunkt D hin. Beim Erreichen des Fixpunktes D kann der von der Sendefaser 8 durch den Fixpunkt D in y-Richtung gesendete Lichtstrahl nicht mehr den optischen Empfänger 9 erreichen. Durch Differenzierung der Intensität des vom optischen Empfänger gemessenen Lichteinfalls enthält man eine Information über das Minimum des Lichteinfalls. Bei diesem Minimum, welches man erhält, wenn die Faser 1 genau durch den Fixpunkt D verläuft, veranlaßt die Steuereinrichtung, daß die Bewegung des Manipulators 5 angehalten wird.The manipulator 5 now moves around a fixed one in the z-direction Step towards the fixed point D, which is greater than the difference by the small value zo (a + tz,) is. The manipulator 5 then moves in the x direction to the fixed point D there. When the fixed point D is reached, the transmission fiber 8 can pass through the fixed point D light beam sent in the y direction no longer reach the optical receiver 9. By differentiating the intensity of the incident light measured by the optical receiver contains information about the minimum incidence of light. At this minimum which is obtained when the fiber 1 runs exactly through the fixed point D caused the control device that the movement of the manipulator 5 is stopped.

Nachdem nunmehr die Faser 1 in x-Richtung den Fixpunkt erreicht hat, wird der Manipulator 5 solange in z-Richtung zum Fixpunkt D hin bewegt, bis der optische Empfänger 9 einen erhöhten Lichteinfall mißt. In diesem Augenblick wird der Manipulator 5 angehalten, da der Endpunkt 6 der Faser 1 auch in z-Richtung den Fixpunkt D erreicht hat. Nunmehr ist der lustiervorgang beendet Abschließend wird der Manipulator 5 von der Steuereinrichtung zu einem festen Bewegungsschritt in Richtung x auf das Ende 4 der Faser 2 hin veranlaßt, welcher genau die Länge des bekannten Abstandes des Fixpunkt D vom Ende 4 der Faser 2 beträgt. Bei nicht zu hohen Genauigkeitsanforderungen ist der Kopplungsvorgang damit abgeschlossen. Now that the fiber 1 has reached the fixed point in the x-direction, the manipulator 5 is moved in the z-direction towards the fixed point D until the optical receiver 9 measures an increased incidence of light. At this moment it will the manipulator 5 stopped because the end point 6 of the fiber 1 is also in the z-direction Has reached fixed point D. The lustier process is now ended the manipulator 5 from the control device to a fixed movement step in Direction x causes the end 4 of the fiber 2, which is exactly the length of the known distance of the fixed point D from the end 4 of the fiber 2 is. When not to The coupling process is thus completed with high accuracy requirements.

Insbesondere bei der Kopplung von optischen Fasern ist es vorteilhaft, eine Feinjustierung der Koaxialität der Fasern folgen zu lassen. Das geschieht vorteilhaft mit Hilfe eines durch die Faser 2 gesendeten Lichtstrahls, welcher in die Faser 1 geleitet und an deren anderen Ende gemessen wird. Der vorangegangene Justiervorgang ist auf jeden Fall so genau, daß die Enden der Fasern 1 und 2 mit Sicherheit in der Weise einander gegenüber stehen, daß zumindest ein erheblicher Teil des von der Faser 2 gesendeten Lichtstrahls in die Faser 1 eintritt. Der Manipulator wird in diesem Bereich zu verlangsamten Regelbewegungen veranlaßt und in eine Stellung gefahren, wo die maximale Lichtmenge am Ausgang der Faser 1 gemessen wird. Particularly when coupling optical fibers, it is advantageous to to allow fine adjustment of the coaxiality of the fibers to follow. This is done advantageously with the aid of a light beam transmitted through the fiber 2 which enters the fiber 1 and measured at the other end. The previous adjustment process is in any case so precise that the ends of fibers 1 and 2 are definitely in face each other in such a way that at least a substantial part of the The light beam transmitted from the fiber 2 enters the fiber 1. The manipulator will in this area caused to slow down regular movements and into a position driven, where the maximum amount of light is measured at the output of fiber 1.

Nachdem nunmehr der Kopplungsvorgang abgeschlossen ist, können Messungen durchgeführt oder die Faserenden miteinander fest verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißen. Now that the coupling process has been completed, measurements can be made performed or the fiber ends are firmly connected to one another, for example by welding.

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Claims (6)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur koaxialen Kopplung zweier Fasern, bei welchem eine erste Faser achsparallel zu einer zweiten Faser auf einem verfahrbaren Manipulator befestigt wird, worauf der Abstand zwischen den Endpunkten der beiden Fasern gemessen und daraufhin der Manipulator zu solchen Bewegungen veranlaßt wird, daß dieser Abstand einen erzielbaren Minimalwert annimmt, dadurch gek e n n -z e i c h n e t, daß der Endpunkt (6) der ersten Faser (1) zu einem Fixpunkt (D) gefahren und dort einjustiert wird, wobei der Fixpunkt (D) von dem Endpunkt (4) der zweiten Faser (2) einen vorgegebenen Abstand aufweist, und daß daraufhin der Månipula tor (5) zum Endpunkt (4) der zweiten Faser (2) zu einem vorgegebenen Bewegungsschritt veranlaßt wird, welcher dem vorgegebenen Abstand des Fixpunktes (D) vom Endpunkt (4) der zweiten Faser (2) entspricht. Claims: 1. Method for the coaxial coupling of two fibers, in which a first fiber is axially parallel to a second fiber on a movable Manipulator is attached, whereupon the distance between the endpoints of the two Fibers are measured and then the manipulator is made to move that this distance assumes an achievable minimum value, thereby k e n n -z e i c h n e t that the end point (6) of the first fiber (1) has moved to a fixed point (D) and is adjusted there, the fixed point (D) from the end point (4) of the second Fiber (2) has a predetermined distance, and that then the Månipula tor (5) to the end point (4) of the second fiber (2) at a predetermined movement step caused, which is the predetermined distance of the fixed point (D) from the end point (4) corresponds to the second fiber (2). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nachfolgend eine Feinjustierung erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that below a fine adjustment takes place. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinjustierung im Falle der Kopplung optischer Fasern mittels eines durch die zweite Faser (2) gesendeten Lichtstrahls erfolgt, wobei die erste Faser (1) derart eingestellt wird, daß durch sie ein Maximum des Lichtstrahls geleitet wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that the fine adjustment in the case of coupling optical fibers by means of a through the second fiber (2) transmitted light beam takes place, wherein the first fiber (1) is adjusted in such a way that that a maximum of the light beam is passed through them. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (5) vor dem Verfahren des Endpunktes (6) der ersten Faser (1) zum Fixpunkt (D) in eine Abstandslage mit dem festen Abstand (a) gefahren wird, daß der Endpunkt der auf dem Manipulator (5) befestigten ersten Faser (1) [mit einer Toleranz von +t] um ein vorbestimmtes Maß (zi) zum Fixpunkt (D) hin hervorragt und der Manipulator (5) um einen festen Bewegungsschritt in die Nähe des Fixpunktes (D) verfahren wird, welcher geringfügig größer als der Wert (a + t - zi) ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the manipulator (5) before moving the end point (6) of the first fiber (1) is moved to the fixed point (D) in a distance position with the fixed distance (a), that the end point of the first fiber (1) attached to the manipulator (5) [with a Tolerance of + t] protrudes by a predetermined amount (zi) towards the fixed point (D) and the manipulator (5) by a fixed step in the vicinity of the fixed point (D) is proceeded, which is slightly larger than the value (a + t - zi). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Lichtquelle (optische Faser 8) ein Lichtstrahl durch den Fixpunkt (D) gesendet und von einem optischen Empfänger (9) erfaßt wird, daß das Ende (6) der ersten Faser (1) mittels des Manipulators (5) senkrecht zur Faserrichtung zum Lichtstrahl hin bewegt wird, bis der optische Empfänger (9) ein Minimum des empfangenen Lichteinfalls mißt und daß darauf die Faser (1) in Fascrrichtung bewegt wird, bis der optische Sender (9) ein gegenüber dem Minimum erhöhten Lichteinfall mißt. 5. The method according to claim 4, characterized in that of one Light source (optical fiber 8) sent a light beam through the fixed point (D) and is detected by an optical receiver (9) that the end (6) of the first fiber (1) by means of the manipulator (5) perpendicular to the fiber direction towards the light beam is moved until the optical receiver (9) has a minimum of the received incident light measures and that thereupon the fiber (1) is moved in the fiber direction until the optical Transmitter (9) measures an increased incidence of light compared to the minimum. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (5) in drei senkrecht zu einander stehenden Richtungen (Koordinaten x, y, z) verfahrbar ist, von denen eine Richtung (Koordinate z) die Achsrichtung der Faser (1) ist, und daß die Ausgangslage des Manipulators (5) so fixiert ist, daß der Abstand des Endes (6) der darauf befestigten Faser (1) vom Ende (4) der zweiten Faser (2) in der in der Richtung des Lichtstrahls gemessenen Koordinate (y)zumindest annähernd Null ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the manipulator (5) can be moved in three mutually perpendicular directions (coordinates x, y, z) of which one direction (coordinate z) is the axial direction of the fiber (1), and that the starting position of the manipulator (5) is fixed so that the distance of the End (6) of the attached fiber (1) from the end (4) of the second fiber (2) in at least approximately to the coordinate (y) measured in the direction of the light beam Is zero. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten und nach der DE-OS 29 49 097 bekannten Art. The invention relates to a method in the preamble of Claim 1 designated and known from DE-OS 29 49 097 Art. Im bekannten Fall werden die optischen Fasern mittels eines in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen verschiebbaren Manipulators koaxial gekoppelt. In the known case, the optical fibers are by means of one in three mutually perpendicular directions displaceable manipulator coupled coaxially. Dabei wird die Lage der Fasern in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen beobachtet. Wenn die Fasern kleine Durchmesser in der Größenordnung von 100,u aufweisen, ist eine gewünschte Genauigkeit nur bei Verwendung hochwertiger optischer Einrichtungen mit starker Vergrößerung möglich. Die Bedienung des Manipulators setzt eine große Sorgfalt und Konzentration der Bedienungsperson voraus.The position of the fibers is in two mutually perpendicular Directions observed. When the fibers have small diameters on the order of 100, u have a desired accuracy only when using higher quality optical devices with high magnification possible. Operation of the manipulator requires great care and concentration on the part of the operator. Besonders schwierig ist es, die Fasern einerseits mit möglichst geringem axialen Abstand zu koppeln und andererseits zu verhindern, daß sich die Fasern beim J ustiervorgang berühren und dabei beschädigt werden. It is particularly difficult, on the one hand, to cut the fibers with as little as possible to couple axial spacing and on the other hand to prevent the fibers when Touch the adjustment process and be damaged in the process. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine exakte Kopplung zuverlässig und ohne übermäßige Anforderungen an eine Bedienungsperson möglich ist. The invention is based on the object, the method of the opening called type so that an exact coupling is reliable and without excessive Requirements for an operator is possible. Die Lösung gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. The solution is achieved by the features characterized in claim 1. Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims. Gemäß der Erfindung erfolgen die Justiervorgänge nicht an dem Ort, wo die Kopplungsstelle hergestellt werden soll. sondern an einem davon entfernten Fixpunkt, welcher einen genau definierten Abstand zur Kopplungsstelle hat. Dort kann ein Faserende ohne Behinderung durch das zweite Faserende auf den Fixpunkt D ausgerichtet werden. Insbesondere besteht bei der Einstellung des Abstandes in Faserrichtung nicht mehr die Gefahr der Schädigung der Faserenden. According to the invention, the adjustment processes do not take place at the location where the coupling point is to be made. but at a distant one Fixed point, which has a precisely defined distance to the coupling point. there one fiber end can reach the fixed point without being hindered by the second fiber end D are aligned. In particular, when setting the distance in Fiber direction no longer runs the risk of damaging the fiber ends. Da der Abstand des Fixpunktes D vom Ende der zweiten Faser bekannt und für jeden Justiervorgang gleich ist, kann eine Steuereinrichtung für den Manipulator derart programmiert werden, daß der Manipulator nach der erfolgten Justierung im Fixpunkt D um einen festen Schritt, welcher diesem bekannten Abstand entspricht, zum Endpunkt der zweiten Faser hin verfahren wird. Beide Fasern befinden sich dann in der gewünschten Kopplungslage. Since the distance of the fixed point D from the end of the second fiber is known and is the same for each adjustment process, a control device for the manipulator be programmed so that the manipulator after the adjustment in Fixed point D by a fixed step, which corresponds to this known distance, is moved to the end point of the second fiber. Both fibers are then in the desired coupling position. Durch die Erfindung wird eine Automatisierung des Kopplungsvorganges ermöglicht. Die Bedienungsperson braucht nur das Ende der zu koppelnden Faser in vorbestimmter Lage mit relativ großer Toleranz auf dem Manipulator zu befestigen. Alle weiteren Justier-und Bewegungsvorgänge können automatisch gesteuert werden. The invention automates the coupling process enables. The operator only needs to insert the end of the fiber to be coupled To attach a predetermined position with a relatively large tolerance on the manipulator. All further adjustment and movement processes can be controlled automatically. Anhand eines in der Zeichnung angedeuteten vorteilhaften Ausführungsbeispiels werden die Erfindung und weitere Vorteile erläutert. On the basis of an advantageous exemplary embodiment indicated in the drawing the invention and other advantages are explained. Die Figur zeigt eine für das erfindungsgemäße Verfahren ausgebildete Vorrichtung in perspektivischer Darstellung. The figure shows one designed for the method according to the invention Device in perspective view. Mit der in der Figur dargestellten Vorrichtung ist eine zu messende Faser 1 mit einer zu einem nicht dargestellten Meßgerät führenden Faser 2 zu koppeln. Die Faser 2 ist am Cieh.iuseblock 3 in vorbestimmter Lage befestigt. so daß ihr Ende 4 um eine bestimmte Länge aus dem Gehäuseblock hervorragt. With the device shown in the figure, one is to be measured To couple fiber 1 with a leading to a measuring device (not shown) fiber 2. The fiber 2 is attached to the Cieh.iuseblock 3 in a predetermined position. so that you End 4 protrudes a certain length from the housing block.
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