CH672375A5

CH672375A5 - DEVICE FOR CONNECTING AN OPTICAL FIBER.

Info

Publication number: CH672375A5
Application number: CH54887A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Brugger; Franz Schindler
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1986-03-12
Filing date: 1987-11-23
Publication date: 1989-11-15
Also published as: DE3608236C2; DE3608236A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren und wiederverwendbaren Ankopplung einer Lichtwellenleiterfaser an ein optisches Sende- oder Empfangselement, an ein Messgerät oder an einen Laboraufbau, wobei eine Fassung für ein die Lichtwellenleiterfaser führendes Kapillarrohr oder eine Steckerbüchse eines Lichtwellenleiters in ein plattenförmig gestaltetes Oberteil eingelassen ist und wobei eine Fassung für das optische Sende- oder Empfangselement oder für einen Stecker eines zum Messgerät oder Laboraufbau führenden Lichtwellenleiterkabels in einen unteren Träger eingelassen ist. The invention relates to a device for the releasable and reusable coupling of an optical fiber to an optical transmitter or receiver element, to a measuring device or to a laboratory structure, wherein a socket for a capillary tube guiding the optical fiber or a socket of an optical fiber is embedded in a plate-shaped upper part and wherein a socket for the optical transmitting or receiving element or for a plug of an optical fiber cable leading to the measuring device or laboratory structure is embedded in a lower support.

Eine derartige Vorrichtung ist in der älteren Patentanmeldung entsprechend der DE-OS 3 508 627 beschrieben. Das plattenförmig gestaltete Oberteil und das ebenfalls plattenförmig gestaltete Unterteil sind bei der dort geschilderten Vorrichtung zentrierend, jedoch lösbar derart aneinander fixiert, dass sie mit ihren Flachseiten aneinanderstossen und dass in der Trennebene zwischen Oberteil und Unterteil ein im geöffneten Zustand zugänglicher Raum für die Aufnahme von Immersionsflüssigkeit vorgesehen ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Koppelstelle bei einer Verschmutzung des Immersionsöls bzw. einem Bruch der Lichtwellenleiterfaser leicht zugänglich bleibt, weil lediglich das Oberteil vom Unterteil abgehoben werden muss und in der Trennebene die Koppelstelle zugänglich bleibt. Gleichzeitig ist aber sichergestellt, dass beim Wiederzusammenfügen von Oberteil und Unterteil die Koppelanordnung wieder ihre ursprünglichen Eigenschaften erhält, so dass genaue reproduzierbare Messvorgänge durchführbar sind. Die in das Such a device is described in the older patent application according to DE-OS 3 508 627. The plate-shaped upper part and the likewise plate-shaped lower part are centered in the device described there, but releasably fixed to one another in such a way that their flat sides abut one another and that in the parting plane between the upper part and the lower part there is an open space for the absorption of immersion liquid is provided. This ensures that the coupling point remains easily accessible if the immersion oil is contaminated or the fiber optic fiber breaks, because only the upper part has to be lifted off the lower part and the coupling point remains accessible in the parting plane. At the same time, however, it is ensured that when the upper part and the lower part are reassembled, the coupling arrangement regains its original properties, so that precise, reproducible measuring processes can be carried out. The in that

Unterteil eingelassene Fassung soll dort in nicht näher dargestellter Weise justierbar gehalten sein. Die Justierung erfolgt dann so, dass jeweils die geringste Dämpfung beim Lichtübergang von dem stirnseitigen Ende der Lichtwellenleiter-s faser zum oder vom optischen Empfangs- oder Sendeelement auftritt. The lower part of the socket should be held there in an adjustable manner, not shown. The adjustment is then carried out in such a way that the lowest attenuation occurs when the light passes from the front end of the optical waveguide fiber to or from the optical receiving or transmitting element.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koppelvorrichtung zu schaffen, bei welcher ein Justieren von Lichtwellenleiterfasern oder der Stecker von io Lichtwellenleitern zu optischen Sende- oder Empfangselementen oder zu den Steckern von zu Messgeräten oder Laboraufbauten führenden Lichtwellenleiterkabeln mit äusserst hohen Genauigkeiten durchgeführt werden kann. Zusätzlich wird die Forderung gestellt, dass die Justierung 15 auch bei Langzeitmessungen oder bei Erschütterungen erhalten bleibt. The present invention has for its object to provide a coupling device in which an adjustment of optical fiber or the connector of io optical fibers to optical transmission or reception elements or to the connectors of optical fiber cables leading to measuring devices or laboratory structures can be carried out with extremely high accuracies. In addition, there is the requirement that the adjustment 15 is retained even in the case of long-term measurements or in the event of vibrations.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemässen Koppelvorrichtung dadurch gelöst, dass der untere Träger durch ein in einem starren Block angeordnetes Rohr gebildet ist und 20 dass das Rohr mit einer elastischen Vorspannung gegen radial ausgerichtete und in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Übertragungsglieder zweier in dem Block angeordneter Stellelemente gedrückt ist. This object is achieved in a generic coupling device in that the lower support is formed by a tube arranged in a rigid block and that the tube is pressed with an elastic preload against radially aligned and circumferentially offset transmission elements of two adjusting elements arranged in the block is.

Gegenüber Justiersystemen mit zwei um 90 ° zueinander 25 versetzten Längsschlitten wird bei dem Justiersystem der erfindungsgemässen Koppeleinrichtung mit dam elastisch vorgespannten Rohr eine spielfreie Verstellung ermöglicht, deren Genauigkeit zusätzlich durch die kompakte und stabile Ausgestaltung des Blockes begünstigt wird. Der bauliche 30 Aufwand für die Realisierung des Justiersystems der erfindungsgemässen Koppelvorrichtung ist dabei äusserst gering. Compared to adjustment systems with two longitudinal slides offset by 90 ° to one another, the adjustment system of the coupling device according to the invention with dam elastically prestressed tube enables a play-free adjustment, the accuracy of which is further favored by the compact and stable design of the block. The structural outlay for implementing the adjustment system of the coupling device according to the invention is extremely low.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben. Further developments of the invention are given in the dependent claims.

35 Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: 35 The invention and its developments are explained in more detail below with reference to drawings. Show it:

Fig. 1 die Einzelteile des Oberteils der erfindungsgemässen Koppelvorrichtung im Schnitt, 1 shows the individual parts of the upper part of the coupling device according to the invention in section,

■so Fig. 2 die Einzelteile des als Rohr ausgebildeten unteren Trägers der erfindungsgemässen Koppelvorrichtung im Schnitt, Fig. 3 eine komplett montierte erfindungsgemässe Koppelvorrichtung in der Seitenansicht und 2 shows the individual parts of the lower support of the coupling device according to the invention, in the form of a tube, in section, FIG. 3 shows a completely assembled coupling device according to the invention in side view and

Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV der Fig. 3. 4 shows a section along line IV-IV of FIG. 3.

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In Fig. 1 ist ein vorzugsweise aus Stahl gefertigtes platten-förmiges Oberteil OT dargestellt, das eine Öffnung OF aufweist, die sich in einem Ansatz OFA geringeren Durchmessers fortsetzt. Das Oberteil OT ist so gestaltet, dass es eine so Fassung EOI aufnehmen kann, wobei deren Aussenkontur genau an die Öffnung OF und den Ansatz OFA angepasst ist. An die Fassung EOI ist eine rohrförmige Faserführung FR angebracht, die in ihrem unteren Teil ein Kapillarrohr KP enthält, welches zur zentrischen Führung einer abgeman-55 telten Lichtwellenleiterfaser LWF einer Lichtwellenleiterader LWA dient, die vom oberen Teil des Faserführungsrohres FR gehalten wird. 1 shows a plate-shaped upper part OT, which is preferably made of steel and has an opening OF, which continues in an approach OFA of smaller diameter. The upper part OT is designed in such a way that it can accommodate a socket EOI, the outer contour of which is precisely adapted to the opening OF and the extension OFA. A tubular fiber guide FR is attached to the socket EOI and contains in its lower part a capillary tube KP, which serves for the central guidance of a stripped fiber optic fiber LWF of an optical fiber core LWA, which is held by the upper part of the fiber guide tube FR.

Es ist auch möglich, anstelle einer Fassung EOI einer Lichtwellenleiterfaser LWF eine Steckerbuchse E02 in das Oberteil OT einzusetzen. Die Steckerbuchse E02 dient zur Koppelung von nicht näher dargestellten konfektionierten Lichtwellenleitern, deren Stecker in die Bohrung SB der Steckerbuchse E02 eingesteckt wird. Für verschiedene Steckerdurchmesser können Steckerbuchsen E02 mit dazu passenden Bohrungen SB in das Oberteil OT eingesetzt werden. It is also possible to use a socket E02 in the upper part OT instead of a socket EOI of an optical fiber LWF. The socket E02 is used to couple assembled optical fibers, not shown, whose plug is inserted into the hole SB of the socket E02. For different plug diameters, E02 sockets with matching SB holes can be inserted in the top part OT.

Der in Fig. 2 im Schnitt dargestellte und als Rohr ausgebil60 The section shown in FIG. 2 and configured as a tube

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dete untere Träger weist eine obere Öffnung UF auf, welche so dimensioniert ist, dass sie eine Fassung für ein optisches Sende- oder Empfangselement oder für einen Stecker aufnehmen kann. Mit EU1 ist eine erste derartige Fassung bezeichnet, welche aus einem ringförmigen Grundkörper mit einer darauf angebrachten Glasplatte GP besteht, wobei sich hinter dieser Glasplatte GP eine Sendediode LED mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen befindet. The lower carrier has an upper opening UF, which is dimensioned such that it can accommodate a socket for an optical transmitting or receiving element or for a plug. EU1 denotes a first version of this type, which consists of an annular base body with a glass plate GP attached to it, a transmission diode LED with corresponding electrical connections being located behind this glass plate GP.

Die mit EU2 bezeichnete zweite Fassung enthält ebenfalls hinter einer Glasplatte GP eine Empfangsdiode PD, die als Photodiode ausgebildet ist und entsprechende elektrische Anschlüsse aufweist. The second version, designated EU2, also contains a receiving diode PD behind a glass plate GP, which is designed as a photodiode and has corresponding electrical connections.

Mit EU3 ist eine Steckerfassung bezeichnet, die eine entsprechende Bohrung SB aufweist. In diese Bohrung SB wird von unten her der Stecker ST eines Lichtwellenleiterkabels LWK eingesetzt. Dieses Lichtwellenleiterkabel LWK wird dann durch das Rohr R hindurch nach unten weg zu einem Messgerät oder zu einem Laboraufbau geführt. EU3 designates a plug socket which has a corresponding hole SB. The plug ST of an optical fiber cable LWK is inserted into this bore SB from below. This fiber optic cable LWK is then led down through the tube R to a measuring device or to a laboratory setup.

Fig. 2 zeigt ferner, dass an das untere Ende des Rohres R ein Flansch FL angeformt ist, der in seinem inneren Bereich durch eine umlaufend eingebrachte Nut N als Ringfeder RF ausgebildet ist. Das Rohr R, der Flansch F und die Ringfeder RF bestehen aus einem vorzugsweise aus Stahl gefertigten Stück. Durch die Ringfeder RF kann das mit seinem Flansch FL befestigte Rohr in seinem oberen Bereich in verschiedenen radialen Richtungen elastisch ausgelenkt werden. FIG. 2 also shows that a flange FL is formed on the lower end of the tube R, which flange is formed in its inner region by an annular groove N as an annular spring RF. The tube R, the flange F and the ring spring RF consist of a piece preferably made of steel. Due to the ring spring RF, the tube fastened with its flange FL can be elastically deflected in various radial directions in its upper region.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine komplett montierte Koppeleinrichtung in der Seitenansicht bzw. im Querschnitt. Das in Fig. 1 dargestellte Oberteil OT mit der Fassung EOI und dem Kapillarrohr KP ist auf der Oberseite eines in seiner Kontur quaderförmig ausgebildeten starren Blockes BL angeordnet und mittels eines an einer Seite des Blockes BL angebrachten Scharniers SN klappbar gehalten. Im eingerasteten Zustand wird eine zusätzliche Zentrierung und Fixierung durch einen in Fig. 4 mit PSO bezeichneten Passstift herbeigeführt, der in entsprechende Öffnungen im Oberteil OT und im Block BL eingreift. Die Fixierung der Fassung EOI im Oberteil OT wird durch eine Stellschraube SSI bewirkt. Figures 3 and 4 show a completely assembled coupling device in side view and in cross section. The upper part OT shown in FIG. 1 with the socket EOI and the capillary tube KP is arranged on the top of a rigid block BL with a cuboidal contour and is held in a foldable manner by means of a hinge SN attached to one side of the block BL. In the locked state, an additional centering and fixing is brought about by a dowel pin, designated PSO in FIG. 4, which engages in corresponding openings in the upper part OT and in the block BL. The EOI socket is fixed in the top part OT by a set screw SSI.

Wie aus Fig. 3 ferner zu erkennen ist, befindet sich unterhalb des klappbaren Oberteils OT eine Abdeckplatte AP, die auf der Oberseite des Blockes BL aufliegt. Der Block BL steht mit drei Füssen FN auf einer Grundplatte OP. In diese Grundplatte ist ein offener, U-förmiger Schlitz SH eingebracht, durch welchen der in Fig. 2 dargestellte Stecker St in das Rohr R von unten eingeführt wird. Das Lichtwellenleiterkabel LWK wird seitlich weggeführt und dabei mit Hilfe einer Halteschelle HS auf der Grundplatte GP gehalten. Nach dem noch zu beschreibenden Justiervorgang wird über die gesamte Anordnung eine Schutzhaube SU gestülpt, die mit Hilfe von zwei Schrauben SR an dem Block BL fixiert wird. An der Schutzhaube SU ist ein mit Hilfe einer Stellschraube SS2 höhenverstellbarer Teller TE angebracht, zwischen dessen polierter Oberfläche und der mit Filz FZ überzogenen Unterseite eines Haltemagneten HM As can also be seen from FIG. 3, there is a cover plate AP below the foldable upper part OT, which lies on the upper side of the block BL. The block BL stands with three feet FN on a base plate OP. An open, U-shaped slot SH is introduced into this base plate, through which the plug St shown in FIG. 2 is inserted into the tube R from below. The fiber optic cable LWK is led away to the side and held on the base plate GP with the help of a holding clamp HS. After the still to be described adjustment process, a protective hood SU is placed over the entire arrangement, which is fixed to the block BL with the aid of two screws SR. A plate TE, which can be adjusted in height by means of a set screw SS2, is attached to the protective hood SU, between its polished surface and the underside of a holding magnet HM covered with felt FZ

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die in das Kapillarrohr KP eingeführte Lichtwellenleiterfaser LWF (vgl. Fig. 1) fixiert wird. the optical fiber LWF introduced into the capillary tube KP (see FIG. 1) is fixed.

Das Rohr R ist in eine Bohrung BO des Blockes BL eingesetzt, wobei der verbleibende Ringspalt zwischen Rohr R und Bohrung BO Justierbewegungen des Rohres R zulässt. Das Rohr R ist mit seinem Flansch FL auf der mit BF bezeichneten Bodenfläche des Blockes BL befestigt, die zu den in Fig. 4 dargestellten Kugeln KU1 und KU2 hin abfällt. Durch diese leichte Neigung der Bodenfläche BF von beispielsweise 0,50 wird das Rohr R mit einer elastischen Vorspannung gegen die in Umfangsrichtung um einen Winkel von 90 ° zueinander versetzt angeordneten Kugeln KU 1 und KU2 gedrückt. The tube R is inserted into a bore BO of the block BL, the remaining annular gap between the tube R and the bore BO permitting adjustment movements of the tube R. The tube R is fastened with its flange FL to the bottom surface of the block BL, designated BF, which drops towards the balls KU1 and KU2 shown in FIG. 4. Due to this slight inclination of the bottom surface BF of, for example, 0.50, the tube R is pressed with an elastic prestress against the balls KU 1 and KU2, which are offset in the circumferential direction by an angle of 90 ° to one another.

Für Justierbewegungen des Rohres R in der in Fig. 4 mit x bezeichneten Richtung ist am Block BL ein als Differentialmikrometer ausgebildeter Stellantrieb SEI angebracht, For adjusting movements of the tube R in the direction designated x in FIG. 4, an actuator SEI designed as a differential micrometer is attached to the block BL.

dessen Stellglied SGI gegen die Kraft einer Rückstellfeder RFl auf einen Hebel H1 einwirkt. Der Hebel H1 ist im Block BL um eine Achse AX1 derart drehbar, dass die Stellbewegungen des Stellantriebes SEI mit einer Untersetzung von beispielsweise 1:10 über die Kugel KU 1 auf das Rohr R übertragen werden. whose actuator SGI acts against the force of a return spring RF1 on a lever H1. The lever H1 can be rotated in the block BL about an axis AX1 in such a way that the actuating movements of the actuator SEI are transmitted to the tube R with a reduction of, for example, 1:10 via the ball KU 1.

Für Justierbewegungen des Rohres R in der in Fig. 4 mit y bezeichneten Richtung ist am Block BL ein als Differentialmikrometer ausgebildeter Stellantrieb SE2 angebracht, For adjusting movements of the tube R in the direction designated y in FIG. 4, an actuator SE2 designed as a differential micrometer is attached to the block BL.

dessen Stellglied SG2 gegen die Kraft einer Rückfeder RF2 auf einen abgewinkelten Hebel H2 einwirkt. Der Hebel H2 ist im Block BL um eine Achse AX2 derart drehbar, dass die Stellbewegungen des Stellantriebes SE2 mit einer Untersetzung von beispielsweise 1:10 über die Kugel KU2 auf das Rohr R übertragen werden. whose actuator SG2 acts against the force of a return spring RF2 on an angled lever H2. The lever H2 can be rotated in the block BL about an axis AX2 in such a way that the actuating movements of the actuator SE2 are transmitted to the tube R with a reduction of, for example, 1:10 via the ball KU2.

Als Stellantriebe SEI und SE2 können neben dem vorstehend erwähnten Differentialmikrometern auch normale Mikrometer, elektrische Stellantriebe oder Piezostellele-mente verwendet werden. In addition to the differential micrometers mentioned above, normal actuators, electric actuators or piezo actuators can also be used as actuators SEI and SE2.

Die vorstehend geschilderte Koppelvorrichtung weist eine Tiefe von 68 mm, eine Höhe von 106 mm und eine Breite von 125 mm auf. Das Gewicht beträgt 1800 g. Die Positionierung in x-Richtung und in y-Richtung kann mit Genauigkeiten <0,1 jim vorgenommen werden. Die Justierung wird dabei in einem ersten Schritt mit Hilfe einer Zentrierlupe vorgenommen, während zur Feinjustierung eine Maximie-rung des Lichtübergangs vorgenommen wird. The coupling device described above has a depth of 68 mm, a height of 106 mm and a width of 125 mm. The weight is 1800 g. The positioning in the x-direction and in the y-direction can be carried out with accuracies <0.1 jim. The adjustment is carried out in a first step with the help of a centering magnifying glass, while the light transition is maximized for fine adjustment.

Bei der geschilderten Koppelvorrichtung können durch die Verwendung verschiedener Adapter alle Fasertypen und alle Stecker typen eingesetzt werden. Als Einsatzgebiete sind insbesondere die Ankopplung von OTDR-Geräten, die Bandbreitenmessung, die Dispersionsmessung, die Dämpfungsmessung, die Nahfeldmessung und die Fernfeldmessung zu nennen. In the coupling device described, all fiber types and all plug types can be used by using different adapters. Areas of application include coupling OTDR devices, bandwidth measurement, dispersion measurement, attenuation measurement, near-field measurement and far-field measurement.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemässen Koppelvorrichtung wie zum Beispiel das Reinigen der Koppelstelle oder das Einbringen von Immersionsflüssigkeit gehen aus der älteren Patentanmeldung entsprechend der DE-OS 3 508 627 hervor. Further details of the coupling device according to the invention, such as cleaning the coupling point or introducing immersion liquid, can be found in the earlier patent application in accordance with DE-OS 3 508 627.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1.Device for detachable and reusable coupling of an optical fiber (LWF) to an optical transmitter or receiver element (LED, PD), to a measuring device or to a laboratory setup, whereby a socket (EOI) for a capillary tube carrying the optical fiber (LWF) ( KP) or a plug socket (E02) of an optical waveguide is embedded in a plate-shaped upper part (OT) and a socket (EU1, EU2, EU3) for the optical transmitting or receiving element (LED, PD) or for a plug (ST) an optical fiber cable (LWK) leading to the measuring device or laboratory structure is embedded in a lower support, characterized in that the lower support is formed by a tube (R) arranged in a rigid block (BL) and that the tube (R) is provided with an elastic Preload against radially aligned and circumferentially offset transmission elements of two actuating elements (SEI, SE2) arranged in the block (BL) pressed i st.

2. Device according to claim 1, characterized in that the tube (R) is fastened via a lower flange (FL) in the block (BL) and that the flange (FL) is at least partially designed as an annular spring (RF).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the prestressing of the tube (R) is applied by a slight inclination of the bottom surface (BF) of the block (BL) falling towards the transmission members.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission members are formed by balls (KU1, KU2).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting elements (SEI, SE2) act on the transmission elements via levers (Hl, H2) arranged in the block (BL).