DE10057129A1 - Verfahren zum Verbringen einer Vielzahl von Faserenden in eine vorgegebene Position - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbringen einer Vielzahl von Faserenden eines Bündels von Lichtwellenleitern, insbesondere Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern in eine Vielzahl von vorgegebenen Positionen mit Hilfe einer Fixiereinrichtung, die Öffnungen umfaßt, deren Größen in einem vorgegebenen Bereich variiert werden können, umfassend folgende Schritte: DOLLAR A - die Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden werden durch die Öffnungen der Fixiereinrichtung hindurchgeführt, wobei die Größe der Öffnung derart gewählt ist, daß durch die Öffnung nur ein Ende der Vielzahl von Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden hindurchtreten kann; DOLLAR A - die Größe der Öffnungen werden gegenüber Schritt 1.1 reduziert, so daß die Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden in die vorgegebene Position gelangen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbringen einer Vielzahl von Faserenden eines Bündels von Lichtwellenleitern, insbesondere Glas-, Quarz oder Kunststoffasern in eine Vielzahl von vorgegebenen Positionen mit einer Fixiereinrichtung, die Öffnungen umfaßt, die in der Größe in einem vorgegebenen Bereich variiert werden können sowie ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckeinrichtung verbindbaren Glas-, Quarz oder Kunststoffaserendes.

Bei Glasfaserkabeln mit einer Vielzahl von Glasfasern war es bisher üblich, die einzelnen Fasern manuell aufzugreifen und einzeln in eine vorgegebene Position zu verbringen.

Auf diese Art und Weise konnten beispielsweise Glasfasern nebeneinanderliegend, in einem eindimensionalen Array angeordnet und mit einem Stecker eines Glasfaserkabels verbunden werden.

Nachteilig an einem derartigen Prozeß war, daß dieser Prozeß für eine genaue Positionierung von vielen Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden sehr aufwendig ist.

Insbesondere erlaubte es ein derartiges Verfahren nicht, ein zweidimensionales Glasfaser-Array mit beispielsweise 2 × 2 bis 40 × 40 Glasfasern in einen Stecker zu verbringen, so daß sich ein Glasfaserkabel mit einer Vielzahl von Glasfasern in einer zweidimensionalen, beispielsweise quadratischen oder rechteckigen Matrix ergibt. Insbesonders erlaubten die Verfahren gemäß dem Stand der Technik keine sehr genaue Positionierung im Bereich von wenigen Mikrometern (µm) von sehr vielen Glasfaserenden mit geringem Abstand.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren anzugeben, mit dem diese Nachteile überwunden werden können, insbesondere ein Verfahren anzugeben, das eine sehr genaue Positionierung in einer zweidimensionalen Matrix mit einem Abstand der Faserenden von wenigen µm ermöglicht. Insbesondere soll hierdurch eine vereinfachte Punkt-Punkt Zuordnung zweier Glasfaserenden ermöglicht werden. Desweiteren soll sich das Verfahren eine weitgehende Automatisierung bei der Herstellung von Glasfaserkabeln erlauben.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Faserenden in einem ersten Schritt durch die Öffnungen der Fixiereinrichtung hindurchgeführt werden, wobei die Größe der Öffnungen derart gewählt ist, daß durch die Öffnung maximal ein Faserende der Glasfaser ohne Schutzschicht hindurchtreten kann. In einem zweiten Schritt wird die Größe der Öffnung reduziert, so daß die Faserenden in die vorgegebene Position gelangen.

Vorteil einer derartigen Lösung ist insbesondere, daß die einzelnen Fasern in sehr nahe beieinander liegende Positionen verbracht werden können, da bei einem derartigen Verfahren sehr enge Abstände, wie sie beispielsweise durch die Stegbreiten der Fixiereinrichtung vorgegeben sind, keine Probleme bei der Positionierung darstellen.

Mit einem derartigen Verfahren lassen sich Glasfaserenden auf < ±2 µm genau in eine Position verbringen, wobei die einzelne Glasfaser mit Kern, Cladding und Schutzbeschichtung einen Durchmesser von 20 µm, vorzugsweise 100 µm bis 1000 µm, vorzugsweise 260 µm aufweisen können. Die gestrippten Glasfaserenden ohne Schutzbeschichtung bestehend aus Kern und Cladding und können einen Durchmesser im Bereich 50 bis 800 µm aufweisen.

Eine mögliche Ausgestaltung der Fixiereinrichtung besteht in der Ausbildung als Lochplatte, wobei die einzelnen Öffnungen durch Stege gebildet werden. In einer ersten Position ist die Größe der Öffnung so gewählt, daß maximal ein gestripptes Glasfaserende ohne Schutzschicht hindurchtreten kann. Es wird ein im Vergleich zu einer Lochplatte mit starrem Abstand relativ großmaschiges Netz ausgebildet. Die Stege sind verschiebbar, so daß in einer zweiten Position diese zu einem engmaschigen Netz verfahren werden können, bei der jede Lage der einzelnen Öffnung der gewünschten Lage des Glasfaserendes in einem Glasfaser-Array entspricht.

Bevorzugt wird der Abstand der Stege in der ersten Position < 105 µm und in einer zweiten Position < 95 µm gewählt. Die Durchmesser der einzelnen Stege entsprechen dem Soll-Abstand der einzelnen Glasfasern in der Glasfasermatrix.

Die erfindungsgemäße Fixiereinrichtung mit flexibler Matrix erlaubt es, daß die einzelnen Faserenden zunächst in eine relativ breite Öffnung eingeführt werden können, deren Größe so gewählt werden muß, daß in der ersten Position gerade das Eindringen einer zweiten Faser verhindert wird. Die Öffnung zur genauen Positionierung der einzelnen Fasern wird dann so gewählt, daß der Stegabstand dem Durchmesser des Glasfaserendes entspricht.

Eine derartige Lösung hat beispielsweise gegenüber einer starren Matrix den Vorteil, daß es nahezu ausgeschlossen werden kann, daß einzelne Fasern, nicht durch die Löcher gefangen und in einem aufwendigen Nachbearbeitungsprozeß auf herkömmliche Art und Weise nachpositioniert werden müssen.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Fasern gleichzeitig durch mehrere Fixiereinrichtungen geführt werden können, wobei die Größe der Öffnungen jeder einzelnen Fixiereinrichtung individuell einstellbar ist.

Das Hindurchführen der Faserenden durch das grobmaschige Netz wird unterstützt, wenn die Glasfaserenden und/oder die Fixiereinrichtung periodisch bewegt werden, insbesondere in Schwingungen versetzt werden. Dies kann beispielsweise durch Rütteln geschehen.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionierung stellt die Erfindung insbesondere auch ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckverbindung verbindbaren Glasfaserendes, das eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern umfaßt, zur Verfügung.

Erst mit einer derartigen Montagetechnik wird es möglich, ein Glasfaserkabel bei vertretbarem Herstellaufwand mit einem zweidimensionalen Glasfaser- Array zur Verfügung zu stellen, das beispielsweise im Bereich der optischen Datenkommunikation eingesetzt werden kann.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckeinrichtung verbindbaren Glasfaserendes umfaßt den Schritt des Positionierens der einzelnen Glasfasern mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, einer vorläufigen Fixierung der Faserenden und deren endgültige Fixierung. Die endgültige Fixierung der Faserenden kann beipielsweise durch Ausgießen mit einer Gießmasse und anschließendem Aushärten erreicht werden. Diese endgültige Fixierung kann beispielsweise in einen Stecker integriert werden.

Nach Einführen eines derartigen Endes eines Glasfaserkabels mit Glaserfasern, die in einer zweidimensionalen Matrix angeordent sind, in eine Steckeinrichtung ist es für eine ausreichende optische Qualität notwendig, daß die Glasfaserenden des Glasfasers geschliffen und poliert werden, so daß sich ein in einer Ebene angeordnetes Glasfaser-Array ergibt.

Für eine ausreichend gute Positionierung in einem Glasfaser-Array ist es erforderlich, daß die Glasfaserenden einzelne Glasfaser ohne Schutzbeschichtung sind, d. h. die Glasfaserenden setzen sich lediglich zusammen aus dem Glasfaserkern und dem Glas-Cladding.

Als Gießmasse werden bevorzugt Kunststoff und/oder ein Kleber eingesetzt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Obwohl die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sich auf Glasfasern als Lichtwellenleiter beziehen, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Lichtwellenleiter, wie beispielsweise Quarz- oder Kunststoffasern anwenden, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vorteilhaften Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Hindurchtreten der Glasfaserenden durch die Öffnungen der Fixiereinrichtung durch Bewegung unterstützt wird.

Fig. 2a: Fixiereinrichtung mit Distanzhaltern, die im zusammengeschobenen Zusatnd einen definierten Abstand garantieren, wobei die Stege sich in der ersten Position, ergebend ein grobmaschiges Netz, befinden.

Fig. 2b: Fixiereinrichtung mit Distanzhaltern, wobei die Stege sich in der zweiten Position, ergebend das engmaschige Netz, befinden.

Fig. 3 ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Glasfaserkabel mit einer Vielzahl von Glasfasern, angeordnet in einer zweidimensionalen Matrix.

Fig. 1 zeigt die einen vorteilhaften Aufbau zur Positionierung einer Vielzahl von Glasfaserelementen mit Hilfe einer Fixiereinrichtung mit variablen Öffnungen.

Deutlich zu erkennen sind die Vielzahl von Glasfaserenden 1 des Glasfaserkabels. Jede einzelne Glasfaser des Glasfaserkabel besteht aus einem Glasfaserkern, einem sogenannten Cladding bzw. Mantelglas sowie einer Schutzschicht, die das Cladding bzw. Mantelglas umgibt.

Zur Positionierung der einzelnen Glasfaserenden der Glasfaser mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schutzschicht im Bereich der Faserenden 1 von den einzelnen Glasfasern entfernt. Die einzelnen Glasfaserenden werden auf eine Fixiereinrichtung 3 aufgebracht, die vorliegend als Lochplatte mit Stegen ausgebildet ist, wobei die Stege erfindungsgemäß einen variablen Stegabstand aufweisen, so daß Öffnungen mit unterschiedlichem Öffnungsdurchmesser ausgebildet werden.

Die Öffnungsgröße ist in einer ersten Position so bemessen, daß maximal ein Faserende umfassend Kern und Cladding durch eine derartige Öffnung hindurchtreten kann, nicht jedoch die Schutzschicht. Die Lochplatte ist in dieser Stellung eine relativ grobmaschige Matrix.

Wird nun das Bündel 5 von Faserenden 1 auf die Lochplatte 3 aufgesetzt, so treten die einzelnen Glasfaserenden durch die Öffnungen hindurch und werden grob positioniert.

Aufgrund der großen Öffnungen fallen 100% der gestrippten Fasern durch die Öffnungen und können so vorpositioniert werden.

Sollten nicht alle Löcher ausgefüllt sein und einzelnen Fasern der Vielzahl von Glasfasern nicht durch die Lochplatte hindurchtreten, so können diese Einzelfasern manuell nachverarbeitet werden.

Um von der sehr groben Positionierung zu dem sehr eng tolerierten Array zu kommen, können die einzelnen Drähte, die dem Soll-Durchmesser der Stege entsprechen, zusammengeschoben werden. Die Toleranz der einzelnen Positionen liegt in dem zusammengeschobenen Array im Bereich von ±0,5 µm bis ±2 µm. Um derartig geringe Toleranzen zu erzielen, werden die einzelnen Stege in der zusammengeschobenen Position durch Abstandhalten auf Abstand gehalten.

Nachdem die einzelnen Glasfasern durch die engmaschige Matrix in die vorgegebenen Positionen verbracht und dort vorläufig fixiert wurden, werden die in einer geordneten Matrix vorliegenden Glasfaserenden beispielsweise mittels einer Gießmasse endgültig fixiert. Bevorzugt werden die Faserenden mit einem Kunststoff/Kleber ausgegossen und anschließend ausgehärtet. Dadurch wird eine endgültige Fixierung der Faserenden in der gewünschten Position erreicht.

Anschließend kann das derart hergestellte Kabelende auf Maß geschliffen und poliert werden, so daß man eine in einer Ebene liegende Faser-Array erhält. Die Grobpositionierung der Glasfaserenden kann durch Bewegen der Fixiereinrichtung und/oder der Glasfaserenden unterstützt werden.

Eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen flexiblen Fixiervorrichtung, die als Matrix ausgestaltet ist, ist in den Fig. 2a und 2b dargestellt.

Die flexible Matrix besteht aus einem Trägerrahmen 9, einem System von sich kreuzenden Stegen 10, 12, die eine Vielzahl von Öffnungen 14 in Matrixstruktur definieren. Der Abstand der Stege ist so bemessen, daß durch die Öffnungen 14 gerade das Eindringen einer zweiten Faser verhindert wird. Der Durchmesser der einzelnen Stege entspricht dem Soll-Abstand der einzelnen Glasfaserenden in dem herzustellenden Array, wobei die Stegbreiten vorteilhafter Weise geringer als die Durchmesser der Glasfaserenden sind.

Wie in Fig. 2a dargestellt, bilden die Stege in dieser ersten Position ein relativ grobmaschiges Netz.

Nachdem die einzelnen Fasern in die großen Öffnungen 14 des grobmaschigen Netzes der flexiblen Matrix verbracht wurden, werden die flexiblen Stege in Pfeilrichtung 16 bis zum Anschlag 18 verfahren und auf Abstand durch die Abstandhalter 19 gehalten. In dem in Fig. 2b dargestellten engmaschigen Netz sind die einzelnen Glasfaserenden dicht zu einer Matrix gepackt und haben einen Abstand, der der Stegbreite der einzelnen Stege 10, 12 entspricht, wobei der Durchmesser der Stege bevorzugt geringer als der Durchmesser eines einzelnen Glasfaserendes ist.

In Fig. 3 ist beispielhaft ein Glasfaserkabel 100, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, dargestellt. Das Glasfaserkabel 100 umfaßt eine Vielzahl von Glasfaserenden 1, die in einem Array angeordnet sind. Die Größe des Array kann beispielsweise 10 × 10 oder 35 × 35 Glasfasern betragen oder auch ein nicht quadratisches Glasfaserarray mit beispielsweise 16 × 32 Glasfasern sein. Der Abstand d der einzelnen Faserkerne zueinander beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 125 µm, die Toleranz in der Ortsabweichung ±3 µm. Die einzelnen Glasfasern setzen sich zusammen aus einem Glasfaserkern mit einem Durchmesser im Bereich von 50 µm, einem Cladding, das den Glasfaserkern umgibt, sowie einem Schutzmantel. Das Glasfaserkabel mit Schutzschicht weist einen Durchmesser von ungefähr 110 bis 120 µm auf. Selbstverständlich sind auch Arrays mit anderer Anordnung oder mit Glasfasern anderer Abmessung möglich, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.

Die Vielzahl von Glasfasern umgibt eine Ummantelung 110.

Als Glasfasermaterial kann Quarz, andere Gläser oder ein Kunststoffmaterial verwendet werden. Die Glasfaseroberfläche umfaßt eine Acrylat- Beschichtung. Es können sowohl Multi-Moden wie auch Single-Moden Fasern verwendet werden.

Ein komplettes Glasfaserkabel ergibt sich dann, wenn auf das Array von Glasfasern an beiden Enden jeweils ein Stecker aufgesetzt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, ein Glasfaserkabel herzustellen, das eine mehrdimensionale Matrix von einzelnen Glas-, Quarz oder Kunststoffasern, in einer geordneten Anordnung umfaßt. Der Vorteil des Verfahrens liegt insbesondere darin, daß es hiermit erstmals möglich wird, ein Glas-, Quarz- oder Kunststoffaser-Array zu schaffen, bei dem der Abstand der einzelnen Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern geringer ist als der Durchmesser der einzelnen Fasern, wobei die Postionierung innerhalb des Arrays Toleranzen im Bereich von ± 2 - ±0,5 µm aufweist.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verbringen einer Vielzahl von Faserenden (1) eines Bündels von Lichtwellenleitern, insbesondere Glas-, Quarz- oder Kunststoffasern in eine Vielzahl von vorgegebenen Positionen mit Hilfe einer Fixiereinrichtung (3), die Öffnungen umfaßt, deren Größen in einem vorgegebenen Bereich variiert werden können, umfassend folgende Schritte:

• 1. 1.1 die Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden (1) werden durch die Öffnungen (14) der Fixiereinrichtung (3) hindurchgeführt, wobei die Größe der Öffnung (14) derart gewählt ist, daß durch die Öffnung (14) nur ein Ende der Vielzahl von Glas-, Quarz oder Kunststoffaserenden (1) hindurchtreten kann,
• 2. 1.2 die Größe der Öffnungen (14) werden gegenüber Schritt 1.1 reduziert, so daß die Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserenden (1) in die vorgegebene Position gelangen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (3) wenigstens eine flexible Matrix mit Öffnungen, insbesondere eine Lochplatte umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Stege (10, 12) flexibel ist und in einer Position, die durch die Stege (10, 12) freigegebene Öffnung (14) derart groß ist, daß maximal ein Faserende ohne Schutzschicht diese durchdringen kann und in einer zweiten Position der Abstand der Stege (10, 12) derart bemessen ist, daß er dem Durchmesser des Faserendes entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Stege (10, 12) in der ersten Position < 105 µm ist und in der zweiten Position < 95 µm.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glas-, Quarz-, oder Kunststoffaserenden und/oder die Fixiereinrichtungen periodisch bewegt, insbesondere in Schwingung versetzt werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Steckereinrichtung verbindbaren Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserendes eines Glas-, Quarz- oder Kunststoffaserkabels umfassend eine Vielzahl von einzelnen Fasern mit folgenden Schritten:

• 1. 6.1 die Faserenden (1) werden an eine vorgegebene Position verbracht, wobei die Positionierung der überwiegenden Zahl von Faserenden (1) der Vielzahl von einzelnen Fasern des Glasfaserkabels mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 vorgenommen wird
• 2. 6.2 die Faserenden (1) werden nach der Positionierung vorläufig fixiert,
• 3. 6.3 die Faserenden (1) werden in der vorgegebenen Position endgültig fixiert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das endgültige Fixieren durch Aussgießen mit einer Gießmasse und anschließendes Aushärten erfolgt, wobei das Ausgießen mit einem Kunststoff und/oder Kleber als Gießmasse erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden Faser ohne Schutzbeschichtung sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzbeschichtung der Faser bezogen auf dem Gesamtdurchmesser der Faser weniger als 50% beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas-, Quarz oder Kunststoffaserende geschliffen und poliert wird, ergebend ein Glas, Quarz- oder Kunststoffaser-Array.