DE10043173A1 - Vorrichtung zum Schneiden von polymeren optischen Faserlichtwellenleitern (POF-LWL) - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von polymeren optischen Faserlichtwellenleitern (POF-LWL), mit einer unteren Klemmbacke (2), einer oberen Klemmbacke (3), und einer Klinge (4), wobei die untere und die obere Klemmbacke (2, 3) den zu schneidenden POF-LWL (5) in Axialrichtung gesehen jeweils zu beiden Seiten der Schnittstelle unter Beaufschlagung mit radialem Druck haltern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von polyme­ ren optischen Faserlichtwellenleitern (POF-LWL) mit einer unteren Klemmbacke, einer oberen Klemmbacke und einer Klinge.

Polymere optische Fasern (POF) sind Lichtwellenleiter, die unter anderem zur Übertragung von Daten immer häufiger eingesetzt werden. Sie bestehen aus trans­ parentem Kunststoff, z. B. aus hochreinem PMMA (Plexiglas), und haben einen typischen Durchmesser von 1 mm. Sie werden durch einen darauf extrudierten Mantel geschützt, so daß ein typisches Lichtwellenleiterkabel mit Mantel einen Durchmesser von etwa 2,3 mm aufweist. Für ein verlustarmes Ein- und Auskop­ peln von Licht, z. B. für Steckverbindungen, ist die optische Qualität der Endfläche von entscheidender Bedeutung. Die Endfläche eines POF-LWLs sollte spiegelnd glatt und plan sein, senkrecht zur Faserachse stehen, keine Ausbrüche zeigen, möglichst wenig Streulicht erzeugen und keine zusätzlichen Brechzahländerungen, z. B. durch Einschlüsse im Bereich unterhalb der Endfläche aufweisen. Ferner sollte eine solche Endfläche einfach, d. h. schnell reproduzierbar und kostengün­ stig, herstellbar sein.

Im Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Herstellung einer solchen End­ fläche bekannt, die je nach Qualitätsanforderung an die Endfläche mehr oder we­ niger aufwendig sind. So kann man für weniger anspruchsvolle Anwendungen ei­ ne Endfläche durch einfaches Abschneiden, meist mit einer geführten Klinge, ähnlich einer Rasiserklinge, erzeugen. Ein solches Verfahren und eine dafür ausge­ legte Zange sind aus der DE 198 42 122 A1 bekannt. Für höhere Ansprüche wer­ den solche Endflächen durch Schleifen und Polieren oder durch Hot-Plating, d. h. Abschmelzen der Endflächen auf einer polierten Fläche, nachbehandelt. Die da­ durch erzielte Steigerung der Qualität der Endfläche wird durch zusätzlichen Ar­ beitsaufwand erkauft, der bei großen Stückzahlen stark ins Gewicht fällt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der ein­ gangs geschilderten Art so zu verbessern, daß Endflächen von POF-LWL mit ho­ her Qualität, d. h. möglichst geringer Dämpfung in nur einem Arbeitsgang herge­ stellt werden können.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

In den Unteransprüchen sind Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung geht von der Idee aus, auf beiden Seiten der anzubrin­ genden Schnittfläche gleiche Bedingungen zu schaffen, indem beide Seiten mit ei­ nem radialen Druck beaufschlagt werden. Dadurch wird unter anderem verhindert, daß die Endfläche einen Winkel gegenüber der POF-Achse von etwa 80° ein­ nimmt, was bei Geräten der Fall ist, bei denen der Lichtwellenleiter nur einseitig geklemmt wird. Im letzteren Fall weicht die Schneidklinge zur Seite mit den ge­ ringeren Druckspannungen und daher geringerer Festigkeit aus und erzeugt somit eine schräge Schnittfläche. Der Artikel "New Fiber Termination Methods for Low Loss Connections" von G. J. Shevchuk et al., Beil Labs, Lucent Technologies, Proc. POF Conference 1999, Chiba (Japan), Post Deadline Paper, Seiten 52 ff., be­ schreibt solche Probleme herkömmlicher Techniken. Bei einem anderen Verfah­ ren, bei dem der Lichtwellenleiter einer axialen Spannung ausgesetzt wird, entste­ hen am Rand der Schnittfläche Ausbrüche, die zu einer höheren Dämpfung führen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schneiden der POF-LWL im Längsschnitt. Die Vorrichtung 1 weist im wesentlichen eine untere Klemmbac­ ke 2 und eine obere Klemmbacke 3 auf sowie eine Klinge 4. Der Lichtwellenleiter 5, der mit einem extrudierten Mantel umgeben ist, wird in eine Nut mit halbkreis­ förmigem Querschnitt in die untere Klemmbacke eingelegt. Der Durchmesser der Nut ist gegenüber dem Durchmesser des Lichtwellenleiterkabels leicht unterma­ ßig, d. h. bei einem Kabeldurchmesser von 2,3 mm beträgt der Durchmesser der Nut größenordnungsmäßig 2,2 mm. Eine entsprechende Nut ist in der oberen Klemmbacke 3 eingearbeitet, die das Lichtwellenleiterkabel 5 von oben arretiert. Die beiden Klemmbacken werden aufeinander zu gepreßt, um auf das Lichtwellen­ leiterkabel 5 einen definierten radialen Druck auszuüben.

Vorzugsweise sind die Ränder der Nuten in der unteren und der oberen Klemm­ backe 2, 3 leicht abgeschrägt bzw. abgerundet, um ein Sich-Ausbilden eines Wul­ stes von Mantelmaterial des Lichtwellenleiterkabels im Bereich der Berührungs­ fläche der unteren und oberen Klemmbacken zu verhindern. Die Klinge 4 ist in ei­ nem Schlitz 6, der die obere Klemmbacke im Schnittbereich ganz und die untere Klemmbacke teilweise durchquert, geführt. Der Schlitz 6 führt die Klinge 4 mit geringstmöglichem Spiel, um ein Ausweichen der Schneidfläche in axialer Rich­ tung zu verhindern. Die Schneide 7 der Klinge 4 ist symmetrisch geschliffen und weist den kleinstmöglichen Keilwinkel auf, der in Abhängigkeit von dem Klin­ genmaterial ein Schneiden der Lichtwellenleiter ohne Zerstörung der Klinge er­ möglicht. Der symmetrische Schliff der Schneide führt dazu, daß beide Schnittflä­ chen des durchgetrennten Lichtwellenleiters einwandfrei sind. Der durch die Klin­ ge ausgeführte Schnitt kann entlang einer Achse erfolgen, die durch den Lichtwel­ lenleiter geht und die Bewegung kann geradlinig sein, es ist aber auch möglich, einen ziehenden Schnitt durchzuführen, d. h. während des Durchtrennens des Licht­ wellenleiters wird die Klinge schräg nach vorne oder nach hinten in dem Spalt 6 bewegt.

Wichtig ist für den Erhalt einer optimalen Schnittfläche, daß der Lichtwellenleiter zu beiden Seiten des Schlitzes 6 mit radialem Druck beaufschlagt wird und zu bei­ den Seiten der Klinge gleiche Verhältnisse herrschen. Ferner ist zu verhindern, daß beim Schnitt die kritische Bruchgeschwindigkeit des Fasermaterials nicht über­ schritten wird, wodurch Brüche sich ins Faserinnere fortpflanzen könnten. Bei PMMA ist dies 340 m/s. In diesem Zusammenhang ist auch der Keilwinkel der Schneide der Klinge wichtig, der so gering wie möglich ausfallen sollte, um die axiale Druckbelastung der Schnittfläche ebenfalls minimal zu halten. Hier muß ein Kompromiß zwischen Härte des Klingenmaterials und möglichem Klingenschliff getroffen werden. Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung einer Diamantsäge die Oberflächenqualität der Schnittfläche sogar besser ist, als bei den Verfahren, bei denen die Schnittfläche durch Hot-Plate-Verfahren oder Polieren nachbearbei­ tet wird.

Gemäß einer nicht gezeigten Variante der vorliegenden Erfindung hat es sich in manchen Fällen ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, gleichzeitig zu der Ausübung eines radialen Drucks den Lichtwellenleiter axial vorzuspannen. Zu diesem Zweck müßte die gezeigte Vorrichtung insofern modifiziert werden, als eine axiale Be­ aufschlagung von Druck ermöglicht wird. Dies kann beispielsweise durch einen Spindelmechanismus oder dergleichen geschehen.

Die Beschreibung des Ausführungsbeispiels dient lediglich zu illustrativen Zwec­ ken und ist nicht einschränkend zu verstehen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Schneiden von polymeren optischen Faserlichtwellenleitern (POF-LWL), mit
einer unteren Klemmbacke (2),
einer oberen Klemmbacke (3), und
einer Klinge (4),
dadurch gekennzeichnet, daß
die untere und die obere Klemmbacke (2, 3) den zu schneidenden POF-LWL (5) in Axialrichtung gesehen jeweils zu beiden Seiten der Schnittstelle unter Beaufschlagung mit radialem Druck haltern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Klemmbacke (3, 2) jeweils einstückig sind und die Klinge (4) in einem Schlitz (6) in den Klemmbacken (2, 3) mit minimalem Spiel quer zur Axialrichtung geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die unteren Klemmbacke (3, 2) jeweils eine Führungsnut mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden der POF-LWL (5) mit ihrem Mantel der Durchmesser des Führungsnutquer­ schnitts um größenordnungsmäßig 0,1 mm untermaßig gegenüber dem Fa­ sermanteldurchmesser dimensioniert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden des POF-LWL (5) ohne Mantel der Durchmesser des Führungsnutquer­ schnitts im wesentlichen gleich dem Faserquerschnitt mit leichtem Untermaß ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanten der Führungsnuten an der Klemmbackenoberfläche (2, 3) zur Vermeidung von Materialquetschungen leicht nach außen abgeflacht oder abgerundet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klinge (4) eine symmetrisch geschliffene Schneide (7) mit kleinst-zulässigem Keilwinkel aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (2, 3) jeweils zweistückig sind und ein Vorspannen der POF-LWL (5) in axialer Richtung erlauben.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klinge (4) so geführt ist, daß sie an der POF-LWL einen ziehen­ den Schnitt anbringt.