CH624223A5

CH624223A5 - A connector part containing a fibre endpiece, and method for producing the same

Info

Publication number: CH624223A5
Application number: CH1272877A
Authority: CH
Inventors: Martin Chown
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1981-07-15
Also published as: ZA775787B; AU528852B2; AU5180779A; GB1569615A; BR7706510A; DE2746497A1; AU2983377A; AU507611B2; FR2368727A1; FR2368727B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder-Teil mit einem Endstück zur Auf nähme eines Lichtleitfaser-Endes. Des weitern wird ein Verfahren zur Herstellung des Steckverbinderteilsangegeben. 55 The present invention relates to a connector part with an end piece for taking on an optical fiber end. Furthermore, a method of manufacturing the connector part is given. 55

Die Übertragung von optischen Nachrichtensignalen über grössere Distanzen hängt weitgehend von der sowohl optischen als auch mechanischen Qualität der Verbindungen von Lichtleitkabeln ab. Ausserdem müssen Verbindungselemente billig und deren Montage einfach sein. Bereits vor einiger Zeit wurde 60 ein Steckverbinder des sogenannten Muffenendstück-Typs entwickelt, bei welchem die zu koppelnden Lichtleitfasern in einem Metallröhrchen befestigt und Ende-an-Ende innerhalb einer Verbindungshülse stumpfverbunden werden. Wegen der sehr geringen Durchmesser der Fasern und deren Zerbrechlichkeit fi5 ist das Problem der genauen gegenseitigen Ausrichtung der Fasern (welche die optischen Dämpfungswerte stark beein-flusst) nur schwierig zu meistern. Derartige Steckverbinder sind folglich verhältnismässig teuer. Ausserdem, falls keine Vor-sichtsmassnahmen getroffen werden, können die aneinander zu koppelnden Fasernden beim Stumpfverbindungsvorgang beschädigt werden, was zu grossen Verlusten am KopplungsWirkungsgrad führt. The transmission of optical message signals over large distances largely depends on the optical as well as the mechanical quality of the connections of light guide cables. In addition, fasteners must be cheap and their assembly simple. A connector of the so-called socket end type was developed some time ago, in which the optical fibers to be coupled are fastened in a metal tube and butt-connected end-to-end within a connecting sleeve. Because of the very small diameter of the fibers and their fragility fi5, the problem of the exact mutual alignment of the fibers (which strongly influences the optical attenuation values) is difficult to master. Such connectors are therefore relatively expensive. In addition, if no precautionary measures are taken, the fiber ends to be coupled to one another can be damaged during the butt connection process, which leads to great losses in the coupling efficiency.

Um den erwähnten Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, wurde ein weiterer Steckverbindertyp entwickelt, nämlich jener mit Strahlenaufweitung. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die Faserenden je im Brennpunkt einer Sammellinse, derart, dass das aus dem Faserende austretende Licht in ein Parallelstrahlenbündel mit verhältnismässig grossem Durchmesser aufgeweitet wird, siehe z.B. CH-Patent Nr. 613 529. Der Kopplungsvorgang ist nicht mehr mit den. Ausrichteschwierigkeiten belastet, die Montage des Steckverbinders gestaltet sich jedoch kritisch, da das Anbringen des Faserendes im Linsenbrennpunkt äusserst genau durchgeführt werden muss. To avoid the difficulties mentioned, another type of connector was developed, namely that with beam expansion. In this embodiment, the fiber ends are each at the focal point of a converging lens, such that the light emerging from the fiber end is expanded into a parallel beam with a relatively large diameter, see e.g. CH Patent No. 613 529. The coupling process is no longer with the. Alignment difficulties, the assembly of the connector turns out to be critical, since the attachment of the fiber end in the lens focal point has to be carried out very precisely.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu umgehen. Zu diesem Zwecke wird ein Steckverbinder-Teil geschaffen, dessen erfindungsgemässe Merkmale dem Wortlaut des Patentanspruchs 1 zu entnehmen sind. Der Patentanspruch 5 gibt ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinder-Teils an. Zwei Steckverbinder-Teile bilden einen Steckverbinder zur Kopplung zweier Lichtleitfasern. The purpose of the present invention is to overcome the disadvantages mentioned. For this purpose, a connector part is created, the features of the invention can be found in the wording of claim 1. Claim 5 specifies an inventive method for producing a connector part. Two connector parts form a connector for coupling two optical fibers.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Embodiments of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein Faserendstück, 1 is a fiber end piece,

Fig. 2 einen Steckverbinder-Teil mit dem in Fig. 1 gezeigten Endstück, 2 shows a connector part with the end piece shown in FIG. 1,

Fig. 3a-3d verschiedene Ausführungsbeispiele von Steckverbinderteilen, 3a-3d different embodiments of connector parts,

Fig. 4 einen Steckverbinderteil für eine Faser, deren Endstück mit einem Edelstein versehen ist, und schliesslich Fig. 4 shows a connector part for a fiber, the end piece is provided with a gem, and finally

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Montage eines Steckverbinderteils. Fig. 5 is a schematic representation of a device for mounting a connector part.

Das in Fig. 1 gezeigte Faserendstück enthält einen zylindrischen Kunststoffkörper 11, z.B. aus Acrylmaterial, dessen eines Ende als eine konvexe Linse 12 ausgebaut ist. Das andere Ende des Körpers 11 weist ein sich verjüngendes Führungsstück 13 auf, welches zu einer koaxialen Bohrung 14 zur Aufnahme des nackten Faserendes 15 führt. Dieses Ende sitzt im Brennpunkt der Linse 12. Das aus dem Faserende austretende Licht wird folglich in der Linse in einen aufgeweiteten, parallelen Strahl gebrochen. Schliesslich ist mit 16 die kunststoffummantelte Faser bezeichnet. _ The fiber end piece shown in Fig. 1 contains a cylindrical plastic body 11, e.g. made of acrylic material, one end of which is expanded as a convex lens 12. The other end of the body 11 has a tapered guide piece 13 which leads to a coaxial bore 14 for receiving the bare fiber end 15. This end sits at the focal point of the lens 12. The light emerging from the fiber end is consequently refracted into a widened, parallel beam in the lens. Finally, 16 is the plastic-coated fiber. _

Fig. 2 zeigt einen Steckverbinderteil mit dem in Fig. 1 gezeigten Faserendstück. Der Körper 11 weist einen Schiebesitz in einer Metallmuffe 21 auf, wobei er koaxial mit der Aussen-oberfläche der Muffe liegt. Die Muffe 21 liefert also eine Referenzoberfläche, welche zur Kopplung zweier Lichtleitfaserenden wichtig ist. Ein Steckverbinder entsteht, indem ein ähnlicher Steckverbinderteil an den gerade beschriebenen angeschlossen wird, wobei die Bezugsflächen der beiden Steckverbinderteile zur Ausrichtung der zu koppelnden Lichtleitfasern dienen. Fig. 2 shows a connector part with the fiber end piece shown in Fig. 1. The body 11 has a sliding fit in a metal sleeve 21, being coaxial with the outer surface of the sleeve. The sleeve 21 thus provides a reference surface, which is important for coupling two optical fiber ends. A connector is created by connecting a similar connector part to the one just described, the reference surfaces of the two connector parts serving to align the optical fibers to be coupled.

Die Fig. 3a bis 3d zeigen verschiedene Ausführungsformen von Steckverbinderteilen mit Endstücken. Eine Muffe 31 in Fig. 3a enthält einen Kunststofflinseneinsatz 32, der mit einem koaxialen Kapillarröhrchen 33 versehen ist; die Befestigung des Röhrchens an die Linse erfolgt durch einen brechungsindexan-gepassten Klebstoff. Wird nun in dieses Endstück eine ummantelte Lichtleitfaser eingeführt, empfängt das Kapillarröhrchen 33 das nackte Faserende 15 so, dass dessen Ende im Brennpunkt der Linse liegt. Die ummantelte Faser wird im Steckverbinderteil durch ein elastisches Füllmaterial gehaltert. 3a to 3d show different embodiments of connector parts with end pieces. A sleeve 31 in FIG. 3a contains a plastic lens insert 32 which is provided with a coaxial capillary tube 33; the tube is attached to the lens using a refractive index-matched adhesive. If a sheathed optical fiber is now introduced into this end piece, the capillary tube 33 receives the bare fiber end 15 such that its end lies in the focal point of the lens. The coated fiber is held in the connector part by an elastic filler.

Eine andere Form der Kapillarröhrchen-Technik wird in Fig. 3b gezeigt, in welcher ein längeres Röhrchen 35 einen kurzen Faserstift 36 enthält. Dieser Stift befindet sich im Brenn- Another form of capillary tube technique is shown in Fig. 3b, in which a longer tube 35 contains a short fiber pin 36. This pen is in the

3 3rd

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punkt der Linse und ist mit dem in das offene Ende des längeren Ein in einer Haltevorrichtung 65 einer Mikropositionierein- point of the lens and is in a holding device 65 of a micropositioning device with the

Röhrchens eingeführten Faserende gekoppelt. richtung montiertes Kapillarrohr 64 aus Glas wird entlang der Tube inserted fiber end coupled. direction mounted capillary tube 64 made of glass is along the

Steckverbinderteile mit einstellbaren Endstücken werden in Bohrung der Muffe eingeführt bis es stumpf auf die ebene, Connector parts with adjustable end pieces are inserted into the bore of the sleeve until it is blunt on the flat,

den Fig. 3c und 3d gezeigt. In beiden Fällen wird eine Hebel- hintere Fläche der Linse des Steckverbinderteils stösst. Zwi- 3c and 3d shown. In both cases, a lever-back surface of the lens of the connector part is pushed. Between

übersetzung verwendet, welche das Einstellen des Faserendes 5 sehen Kapillarrohr 64 und Linse kommt ein kleiner Tropfen im Brennpunkt der Linse ermöglicht. In Fig. 3c wird eine eines Klebstoffs, dessen Brechungsindex an jenen seiner Umge- used translation, which allows the adjustment of the fiber end 5 see capillary tube 64 and lens comes a small drop in the focal point of the lens. 3c shows one of an adhesive whose refractive index corresponds to that of its environment.

ummantelte Faser 71 mit dem dazugehörenden Steckverbinder- bung angepasst ist. Eine an einem Ende entblösste, eine be- sheathed fiber 71 is adapted with the associated connector practice. One exposed at one end, one

teil gezeigt. Die Ummantelung wird senkrecht zur Faserlängs- stimmte Länge aufweisende, ummantelte Faser 66 wird dann in achse weggeschnitten, um das Faserende 72 freizugeben ; die die Bohrung 67 der Haltevorrichtung 65 derart eingeführt, dass derart zurechtgemachte Faser wird in ein in der Achse der 10 das nackte Faserende 68 in das Kapillarrohr 64 eintritt. Die part shown. The sheath is sheathed fiber 66 perpendicular to the length of the fiber, and is then cut away in the axis to expose the fiber end 72; which introduces the bore 67 of the holding device 65 in such a way that fiber which has been prepared in this way enters the bare fiber end 68 in the axis of FIG. 10 into the capillary tube 64. The

Muffe 31 liegendes Röhrchen 16' eingeführt. Der einen redu- Mikropositioniereinrichtung wird zur Einstellung der Längslage zierten Durchmesser aufweisende Teil 73 des Röhrchens 16' des Faserendes verwendet, um eine maximale Lichtübertragung empfängt das nackte Faserende, wodurch dieses im Brennpunkt zu erreichen. Dieses Maximum an Übertragung wird von einem der Linse 32 zu liegen kommt. Das Röhrchen 16' ist in einer Detektor 69 festgestellt, der am entlegenen Ende der Faser Sleeve 31 lying tube 16 'introduced. The portion 73 of the tube 16 'of the fiber end, which has a reduced diameter and is adorned with a micropositioning device for adjusting the longitudinal position, receives the bare fiber end for maximum light transmission, as a result of which the focal point is reached. This maximum of transmission is brought to rest by one of the lenses 32. The tube 16 'is detected in a detector 69, which is at the far end of the fiber

Membran 37 gelagert, die senkrecht zur Muffenbohrung ange- 15 angebracht ist, Nachdem also die optimale Lage des Faserendes bracht ist. in Bezug auf die optische Übertragung auf die beschriebene Membrane 37 is mounted, which is attached perpendicular to the socket bore 15, so after the optimal position of the fiber end has been brought. in terms of optical transmission to that described

Eine Stellschraube (74) zur Winkeleinstellung des Röhr- Weise festgelegt wurde, wird die Verbindung zwischen Kapillarchens 16' und die Hebelübersetzungswirkung dieses Verhältnis- rohr 64 und der Linse in der ermittelten Lage festgehalten, bis massig langen Röhrchens ermöglichen eine sehr feine Einstel- der zwischen diese zwei Elemente eingefügte Klebstoff erhärtet, lung der Lage des Faserendes im Brennpunkt der Linse. 20 A set screw (74) for setting the angle of the tube has been fixed, the connection between capillary 16 'and the leverage effect of this ratio tube 64 and the lens is held in the determined position until the tube is very long and allows a very fine adjustment between these two elements inserted glue hardened, the position of the fiber end in the focal point of the lens. 20th

Eine ähnliche Anordnung ist aus Fig. 3d ersichtlich ; in In den bisher angeführten Beispielen wurden plankonvenxe diesem Falle jedoch wird die Membran 37 durch eine Kugel 38 Linsen verwendet; andere Linsensysteme können jedoch gleichersetzt, die einen Teil mit dem Röhrchen 16' bildet und in falls Anwendung finden. Eine vorteilhafte Linsenstruktur ist einem konischen Teil 39 der Muffe 31 gelagert ist. z.B. eine zylindrische Linse mit ebenen Endflächen und mit A similar arrangement can be seen from Fig. 3d; In the examples given so far, plano-convexes have been used in this case, however, the membrane 37 is used by a ball 38 lenses; however, other lens systems can be substituted, which forms a part with the tube 16 'and are used in case. An advantageous lens structure is mounted on a conical part 39 of the sleeve 31. e.g. a cylindrical lens with flat end faces and with

Fig. 4 zeigt einen Steckverbinderteil für eine Faser, deren 25 einem abgestuften Brechungsindex. Derartige Linsen werden Endstück 41 mit einem Edelstein versehen ist. Ein derartiges unter dem Namen SELFOC vertrieben und bestehen aus einem Endstück wurde z.B. im Schweizer Patent Nr. 601 818 beschrie- optischen Fasermaterial, in welchem sich das Licht entlang der ben. Beim Edelstein handelt es sich um einen in einer Muffe Längsachse in einer Sinuswelle fortpflanzt. Die Brennpunkte montierten Uhrenstein, dessen Bohrung das nackte Faserende einer Linse, welche aus einer Viertelwellenlänge dieses Mateaufnimmt. Die Steckverbindermuffe weist eine Führungsboh- 30 rials hergestellt wurde, liegen in ihren ebenen Endflächen. Die rung 42 auf, welche das mit dem Edelstein versehene Faserend- innere Räche einer derartigen Linse kann in manchen Ausfüh-stück aufnimmt. rungen mit einer geätzten Vertiefung versehen sein, in welcher Die in den Fig. 3a und 3b gezeigten Steckverbinderteile das Ende der Faser Platz findet, an welches die Linse gekoppelt können in einer in Fig. 5 dargestellten Montagevorrichtung ist. Fig. 4 shows a connector part for a fiber whose 25 has a graded refractive index. Such lenses are end piece 41 is provided with a gem. Such one sold under the name SELFOC and consist of an end piece was e.g. in Swiss Patent No. 601 818 described optical fiber material in which the light along the ben. The gemstone is a longitudinal axis propagated in a sleeve in a sine wave. The focal points mounted watch stone, the bore of which the bare fiber end of a lens, which receives this mat from a quarter wavelength. The connector sleeve has a guide bore 30 was made, lie in their flat end surfaces. The opening 42, which accommodates the interior of the surface of such a lens provided with the gemstone, can be found in some embodiment pieces. stanchions with an etched recess in which the connector parts shown in FIGS. 3a and 3b find the end of the fiber to which the lens can be coupled in a mounting device shown in FIG. 5.

zusammengebaut werden. Eine starre Montageplatte 61 trägt 35 Auch eine Fresnellinse aus Kunststoff kann verwendet wer- be assembled. A rigid mounting plate 61 carries 35. A plastic Fresnel lens can also be used.

einen Laser 62 und ein Linsensystem 63. Sie weist ferner eine den. Auch diese Linse kann mit einer Vertiefung versehen a laser 62 and a lens system 63. It also has a. This lens can also be provided with a recess

V-förmige Rille auf zur Aufnahme einer Muffe des Steckverbin- werden, die das Faserende empfängt, um die Ausrichtung der derteils in Bezug auf einen durch den Laser und das Linsensy- Faser mit der optischen Achse der Linse sicherzustellen. V-shaped groove for receiving a sleeve of the connector that receives the fiber end to ensure the alignment thereof with respect to one by the laser and the lens fiber with the optical axis of the lens.

stem erzeugten parallelen Lichtstrahl. Beim Steckverbinderteil Beide letzterwähnten Linsentypen eignen sich insbesondere handelt es sich um den in Fig. 3b gezeigten, wobei jedoch auch 40 für den in Fig. 4 gezeigten Steckverbinderteil, der ausgelegt ist, stem generated parallel light beam. In the connector part, both of the last-mentioned lens types are particularly suitable for the connector part shown in FIG. 3b, but also 40 for the connector part shown in FIG.

andere Steckverbinderarten verwendbar sind. um edelsteinbestückte Faserenden zu koppeln. other connector types can be used. to couple gem-tipped fiber ends.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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2nd

PATENT CLAIMS

1. Connector part with an end piece for receiving an optical fiber end, characterized in that the end piece contains a lens (12) or a lens system and a fiber guide piece (13, 5 14) which is adjacent to the focal point of the lens and which contains the sheathed fiber ( 16) with its exposed end (15) in such a way that the light emerges at the focal point of the lens, either directly from the fiber end or from the end of a fiber pin (26) which is coupled to the exposed fiber end. ! O

2. Connector part according to claim 1, characterized in that the guide piece contains a tube (16 ') with a reduced diameter at one end (73) and angle adjustment means (74) to align the fiber end (72) with respect to the lens focal point . 15

3. Connector part according to claim 2, characterized in that the guide piece in a flexible membrane (37) which is fastened in a tubular sleeve (31) is mounted.

4. Connector part according to claim 1, characterized in that the guide piece contains a tube (35) with the fiber pin (36).

5. The method for producing a connector part according to claim 1, characterized in that a mounting plate (61) carries a laser (62), a lens system (63) and the connector part (1) to be mounted, that one in a Holding device (65) of a micro-positioning capillary tube (64) is inserted into the connector part until it abuts the lens of the connector part,

that an adhesive is then applied between the capillary tube and the last-mentioned lens, a sheathed fiber piece (66) of a predetermined length, from one end of which the sheath has been removed to form a bare fiber end (68), is inserted into the connector , wherein the bare fiber end enters the capillary tube, 35 that a light beam from the laser aligned with the connector part passes through the lens system and the fiber piece and its intensity is registered by a detector (69) attached to the end of the fiber piece opposite the bare fiber end, and that the bare fiber end is brought into a position by the micro-positioning device, which ensures maximum light passage through the fiber (66), in which position the fiber end is finally held until the adhesive between the capillary tube and the connector lens hardens and verifies these two elements - 45 binds.

6. Use of two connector parts according to claim 1 in an optical fiber connector for optical and mechanical coupling of two optical fibers.

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