DE10150813A1

DE10150813A1 - Optisches Bauteil

Info

Publication number: DE10150813A1
Application number: DE10150813A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Haack; Paul Gerhard Halbach
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-05-15
Also published as: JP2003121694A; JP3847696B2

Abstract

Ein optisches Bauteil zur Aufnahme eines Lichtleitkabelendes umfasst eine durchgehende, sowohl einen abisolierten als auch einen isolierten Abschnitt des Lichtleitkabelendes aufnehmende axiale Bohrung, deren Durchmesser über den größten Teil des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts hinweg größer ist als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts und lediglich im Bereich des der Lichtleiterendfläche benachbarten vorderen Bohrungsendes auf den Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts abgestimmt ist, um diesen zu zentrieren, und deren Durchmesser in einem Klebebereich soviel größer als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts ist, dass sich zwischen der Bohrungswandung und dem abisolierten Lichtleitkabelabschnitt ein umlaufender Spalt zur Aufnahme von Klebstoff ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauteil zur Aufnahme eines Lichtleitkabelendes. Bei einem solchen optischen Bauteil kann es sich beispielsweise um ein optisches Terminal bzw. eine Ferrule oder eine andere optische Komponente handeln, die beispielsweise in einem Verbinderteil eines Lichtleitkabel-Steckverbinders aufgenommen sein kann. Optische Bauteile dieser Art sind beispielsweise aus der EP-A-0 097 576, US-A-5 381 497 und US-A-5 768 455 bekannt.

Um bei einer jeweiligen steckbaren optischen Verbindung eine möglichst optimale Lichtübertragung zu gewährleisten, ist eine genaue Positionierung aller optischen Bauteile oder Komponenten erforderlich. Dies gilt insbesondere für die Zentrierung der optischen Faser bezüglich des jeweiligen optischen Bauteils, bei dem es sich beispielsweise um ein optisches Terminal (Ferrule), also um einen optischen Steckkontakt oder einen optischen Kontakt, oder eine beliebige andere Steckerkomponente handeln kann, die zur Aufnahme von optischen Fasern geeignet ist.

Weiterhin ist es erforderlich, die optischen Fasern in geeigneter Weise mit den optischen Bauteilen oder Komponenten dauerhaft zu verbinden. Als Alternative zu den herkömmlichen Befestigungsmöglichkeiten ist das Kleben bekannt. Der Einsatz der Klebetechnologie erfordert allerdings eine darauf abgestimmte Gestaltung der entsprechenden Aufnahme für die optischen Fasern.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes optisches Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das die zuvor genannten Anforderungen in möglichst optimaler Weise erfüllt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein optisches Bauteil zur Aufnahme eines Lichtleitkabelendes, mit einer durchgehenden, sowohl einen abisolierten als auch einen isolierten Abschnitt des Lichtleitkabelendes aufnehmenden axialen Bohrung, deren Durchmesser über den größten Teil des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts hinweg größer ist als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts und lediglich im Bereich des der Lichtleiterendfläche benachbarten vorderen Bohrungsendes auf den Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts abgestimmt ist, um diesen zu zentrieren, und deren Durchmesser in einem Klebebereich soviel größer als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts ist, dass sich zwischen der Bohrungswandung und dem abisolierten Lichtleitkabelabschnitt ein umlaufender Spalt zur Aufnahme von Klebstoff ergibt. Dabei ist die Bohrungswandung im Bereich des isolierten Lichtleitkabelabschnitts vorzugsweise mit wenigstens einer axialen Nut zur Aufnahme überschüssigen Klebstoffes versehen.

Aufgrund dieser Ausbildung ist nicht nur eine exakte Zentrierung der optischen Faser bezüglich des optischen Bauteils sichergestellt, es ist gleichzeitig auch gewährleistet, dass die optische Faser dauerhaft mit dem optischen Bauteil verbunden ist. Um eine entsprechende Klebeverbindung sicherzustellen, werden insbesondere Lichtleitkabel mit einem aus Kunststoff bestehenden Lichtleiter verwendetet. Im Bereich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts ist der Bohrungsdurchmesser in der Weise gewählt, dass der abisolierte Lichtleitkabelabschnitt mit genügendem Spiel problemlos in das optische Bauteil eingeschoben werden kann. Erst im vorderen Bereich ist die axiale Bohrung auf ein Maß reduziert, das in geeigneter Weise auf den Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts abgestimmt ist, um eine möglichst genaue Zentrierung des optischen Kabels bezüglich des optischen Bauteils (z. B. Ferrule oder dergleichen) zu gewährleisten. Im Klebebereich ist der Bohrungsdurchmesser so gewählt, dass sich um den Außenumfang der optischen Faser ein umlaufender Spalt ergibt, der eine optimale Verklebung des optischen Bauteils und der optischen Faser bzw. des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts gewährleistet. Die Größe des Spaltes wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von den Eigenschaften des eingesetzten Klebstoffes gewählt.

Durch die wenigstens eine axiale Nut im Bereich des isolierten Lichtleitkabelabschnitts wird ein zusätzlicher Freiraum zwischen dem optischen Bauteil und der eingebrachten optischen Faser geschaffen, der der Aufnahme überschüssigen Klebstoffes dienen kann. Durch die axiale Nut für den überflüssigen Klebstoff können mögliche Volumentoleranzen ausgeglichen werden, die durch Dickenschwankungen der Faser, Durchmesserschwankungen der Bohrung und die Volumenungenauigkeit der Kleberdosiereinrichtung entstehen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine Massenherstellung von geklebten optischen Bauteilen, z. B. Ferrulen, gefordert wird.

Der Mantel des optischen Bauteils kann vorteilhafterweise mit einer in den umlaufenden Spalt mündenden radialen Bohrung zur Klebstoffzuführung versehen sein.

Über eine solche radiale Bohrung ist eine verbesserte Klebstoffzuführung möglich. Nachdem das betreffende Lichtleitkabelende z. B. ohne Zuführung von Klebstoff in das optische Bauteil eingefügt und in diesem positioniert wurde, kann in einem zweiten Schritt insbesondere hochviskoser Klebstoff über die radiale Bohrung dem Klebebereich zugeführt werden.

Bei einem Klebstoff hinreichend niedriger Viskosität sorgt die Kapillarwirkung für eine gute Verteilung des Klebstoffes im Klebebereich. Eine Verunreinigung der betreffenden Lichtleitkabel- oder Faserendfläche durch Klebstoff ist somit ausgeschlossen.

Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Bauteils tritt der abisolierte Lichtleitkabelabschnitt mit seiner Lichtleiterendfläche aus der axialen Bohrung heraus.

Der Durchmesser der axialen Bohrung kann im Bereich des vorderen Bohrungsendes bezüglich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts ein federndes Untermaß besitzen. Ein solches federndes Untermaß kann z. B. durch eine Dichtlippe oder dergleichen verwirklicht sein. Es hat zwei wesentliche Funktionen. Zum einen dient es dem Zentrieren der Faser. Zum anderen dient es dem Abstreifen bzw. Abdichten des Klebstoffes, so dass ein Verschmutzen der Endfläche ausgeschlossen werden kann. kann ein eventuell in Richtung Lichtleiterendfläche fließender Klebstoff wirksam abgestreift werden.

Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Bauteils ist der Durchmesser der axialen Bohrung im Klebebereich größer als im restlichen Bereich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts.

Der Klebebereich ist zweckmäßigerweise in einem axialen Abstand von dem vorderen Zentrierbereich vorgesehen.

Die axiale Ausdehnung des Klebebereiches ist vorteilhafterweise größer als die des Zentrierbereiches, wobei sie die axiale Ausdehnung dieses Zentrierbereiches vorzugsweise um ein Vielfaches übersteigt.

Der axiale Abstand zwischen dem Zentrierbereich und dem Klebebereich ist vorzugsweise größer als die axiale Ausdehnung des Klebebereiches.

Der Klebebereich kann insbesondere in einem mittleren Bereich der axialen Bohrung angeordnet sein.

Bei dem optischen Bauteil kann es sich beispielsweise um eine Ferrule oder auch um eine beliebige andere optische Komponente handeln.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische aufgebrochene Darstellung eines optischen Bauteils ohne Lichtleitkabel,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung des optischen Bauteils ohne Lichtleitkabel, vom hinteren Ende her betrachtet,

Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung des optischen Bauteils ohne Lichtleitkabel, geschnitten entlang der Linie B- B in Fig. 5,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Endbereiches E des optischen Bauteils in Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Längsschnittdarstellung des optischen Bauteils ohne Lichtleitkabel, geschnitten entlang der Linie A-A in Fig. 6,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht des optischen Bauteils ohne Lichtleitkabel,

Fig. 7 eine schematische Längsschnittdarstellung des optischen Bauteils mit Lichtleitkabel, geschnitten entlang der Linie B-B in Fig. 9,

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Endbereiches E des optischen Bauteils in Fig. 7,

Fig. 9 eine schematische Längsschnittdarstellung des optischen Bauteils mit Lichtleitkabel, geschnitten entlang der Linie A-A in Fig. 10,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht des optischen Bauteils mit Lichtleitkabel,

Fig. 11 eine schematische Längsschnittdarstellung einer weiteren, mit einer radialen Bohrung versehenen Ausführungsform eines optischen Bauteils ohne Lichtleitkabel,

Fig. 12 eine schematische perspektivische Darstellung des optischen Bauteils gemäß Fig. 11 ohne Lichtleitkabel,

Fig. 13 eine schematische Längsschnittdarstellung des optischen Bauteils gemäß Fig. 11 mit Lichtleitkabel und

Fig. 14 eine schematische Draufsicht des optischen Bauteils gemäß Fig. 11 mit Lichtleitkabel.

Die Fig. 1 bis 10 zeigen in rein schematischer Darstellung eine erste beispielhafte Ausführungsform eines optischen Bauteils 10, bei dem es sich z. B. um eine optische Ferrule handeln kann.
Das optische Bauteil 10 dient der Aufnahme eines Lichtleitkabelendes 12 (vgl. insbesondere die Fig. 7-10). Dazu besitzt es eine durchgehende, sowohl einen abisolierten als auch einen isolierten Abschnitt 12' bzw. 12" des Lichtleitkabelendes 12 aufnehmende axiale Bohrung 14.
Die axiale Bohrung 14 besitzt mehrere zentrische Bohrungsabschnitte unterschiedlichen Durchmessers.
Dabei ist der Durchmesser der axialen Bohrung 14 über den größten Teil des abisolierten Lichtleitkabelabschnittes 12' hinweg größer als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnittes 12'. Lediglich im Bereich des der Lichtleiterendfläche 16 benachbarten vorderen Bohrungsendes 18 ist der Bohrungsdurchmesser auf den Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts 12' abgestimmt, um diesen zu zentrieren.
in einem Klebebereich 20 ist der Durchmesser der axialen Bohrung 14 des optischen Bauteils 10 soviel größer als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts 12', dass sich zwischen der Bohrungswandung und dem abisolierten Lichtleitkabelabschnitt 12' ein umlaufender Spalt 22 zur Aufnahme von Klebstoff 24 ergibt.
Im Bereich des isolierten Lichtleitkabelabschnitts 12" ist die Bohrungswandung mit wenigstens einer, im vorliegenden Fall mit zwei axialen Nuten 26 versehen, die der Aufnahme überschüssigen Klebstoffes 24 dienen.
Wie insbesondere anhand der Fig. 7 bis 10 zu erkennen ist, kann der abisolierte Lichtleitkabelabschnitt 12' mit seiner Lichtleiterendfläche 16 aus der axialen Bohrung 14 heraustreten. Aus Gründen des Endflächenschutzes kann der Lichtleiter jedoch auch geringfügig (z. B. 0,05 mm) hinter die Frontfläche zurück positioniert sein.
Der Durchmesser der axialen Bohrung 14 kann im Bereich des vorderen Bohrungsendes 18 bezüglich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts 12' ein federndes Untermaß besitzen. Ein solches federndes Untermaß kann z. B. durch eine Dichtlippe oder dergleichen verwirklicht sein. Es hat zwei wesentliche Funktionen. Zum einen dient es dem Zentrieren der Faser. Zum anderen dient es dem Abstreifen bzw. Abdichten des Klebstoffes, so dass ein Verschmutzen der Endfläche ausgeschlossen werden kann.
Zur Bildung des umlaufenden Spaltes 22 ist der Durchmesser der axialen Bohrung 14 im Klebebereich 20 größer als im restlichen Bereich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts 12'.
Der Klebebereich 20 ist in einem axialen Abstand von dem durch das vordere Bohrungsende 18 gebildeten Zentrierbereich vorgesehen. Wie insbesondere anhand der Fig. 1, 2, 3, 5, 7 und 9 zu erkennen ist, ist der Klebebereich 20 im Bereich der Übergangsstelle vom abisolierten zum isolierten Lichtleitkabelabschnitt 12' bzw. 12" angeordnet.
Die axiale Ausdehnung des Klebebereiches 20 ist größer als die des vorderen Zentrierbereiches 18. Sie übersteigt die axiale Ausdehnung des Zentrierbereiches 18 um ein Vielfaches.
Der axiale Abstand zwischen dem vorderen Zentrierbereich 18 und dem Klebebereich 20 ist größer als die axiale Ausdehnung des Klebebereiches 20.
Wie anhand der Fig. 1 bis 10 zu erkennen ist, kann der Klebebereich 20 insbesondere in einem mittleren Bereich der axialen Bohrung 14 angeordnet sein.
Die Fig. 11 bis 14 zeigen in rein schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform des optischen Bauteils 10. In diesem Fall ist der Mantel des optischen Bauteils 10 mit einer in den umlaufenden Spalt 22 mündenden radialen Bohrung 28 versehen, die der Klebstoffzuführung dient.
Im Übrigen kann diese Ausführungsform zumindest im Wesentlichen wieder den gleichen Aufbau wie die in den Fig. 1 bis 10 gezeigte Ausführungsform besitzen. Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
Wie insbesondere anhand der Fig. 13 zu erkennen ist, wird in einem ersten Schritt 30 das betreffende Lichtleitkabelende 12 in die axiale Bohrung 14 eingesetzt und in dieser entsprechend positioniert. In einem zweiten Schritt 32 wird dann der Klebstoff 24 (vgl. auch die Fig. 1 bis 10) beispielsweise über die radiale Bohrung 28 (vgl. die Fig. 11 bis 14) zugeführt.
Im Bereich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts 12' wird der Bohrungsdurchmesser also in der Weise gewählt, dass die optische Faser mit genügend Spiel problemlos in das optische Bauteil 10 eingeschoben werden kann. Erst im vorderen Bereich wird diese Bohrung 18 dann auf ein Maß reduziert, das in geeigneter Weise auf den Durchmesser des optischen Kabels abgestimmt ist. Dabei wird eine möglichst genaue Zentrierung des optischen Kabels zum optischen Bauteil 10, z. B. Ferrule, gewährleistet. Durch ein federndes Untermaß des Bohrungsdurchmessers im vorderen Zentrierbereich 18 kann ein eventuell in Richtung der Faserfrontfläche bzw. Lichtleiterendfläche 16 fließender Klebstoff wirksam abgestreift werden.
Im Klebebereich 20 ist der Bohrungsdurchmesser so gewählt, dass sich bezüglich des Durchmessers der optischen Faser ein umlaufender Spalt 22 ergibt. Dieser Spalt 22 ist erforderlich, um eine optimale Verklebung des optischen Bauteils 10, z. B. Ferrule, und der optischen Faser zu gewährleisten. Die Größe des Spaltes 22 wird bestimmt durch die Eigenschaften des eingesetzten Klebstoffes.
Zur Verbesserung der Klebstoffzufuhr kann eine radiale Bohrung 28 vorgesehen sein, die beispielsweise mittig in den Klebebereich eingefügt wird. Das optische Kabel wird ohne Zuführung von Klebstoff in das optische Bauteil, z. B. Ferrule, eingeführt und positioniert. In einem zweiten Schritt wird dann z. B. hochviskoser Klebstoff über die radiale Bohrung 28 dem Klebebereich 20 zugeführt. Bei einem niedrigviskosen Klebstoff ist bedingt durch die Kapillarwirkung eine hinreichende Verteilung des Klebstoffes im Klebebereich 20 gewährleistet. Eine Verunreinigung der Faserendfläche durch Klebstoff ist damit ausgeschlossen.
Im Bereich des isolierten Lichtleitkabelabschnitts 12" ist die Bohrungswandung mit wenigstens einer zusätzlichen Nut 26 versehen, die einen zusätzlichen Freiraum zwischen dem optischen Bauteil 10, z. B. Ferrule, und der angebrachten optischen Faser schafft. Beim Klebevorgang wird mittels einer geeigneten Dosiereinrichtung Klebstoff auf das optische Kabel aufgebracht, und zwar an der Übergangsstelle von der Isolation zum inneren Bereich der optischen Faser. Diese Dosierung ist bezogen auf die Klebermenge gewissen Toleranzen infolge von Durchmesserschwankungen der axialen Bohrung und des Lichtleitkabels sowie der Fördermenge des Klebstoffdosierers unterworfen. Die betreffenden Nuten ermöglichen die Aufnahme überschüssigen Klebstoffes, der somit nicht mehr in den vorderen und hinteren Bereich gelangen kann, so dass insbesondere auch eine Verunreinigung der Faserendfläche bzw. Lichtleiterendfläche 16 ausgeschlossen ist. Der Klebstoff kann vielmehr, durch kapillare Kräfte gehalten, sauber in dem Klebereservoir verbleiben. Bezugszeichenliste 10 optisches Bauteil, z. B. Ferrule
12 Lichtleitkabelende
12' abisolierter Lichtleitkabelabschnitt
12" isolierter Lichtleitkabelabschnitt
14 axiale Bohrung
16 Lichtleiterendfläche
18 vorderes Bohrungsende, Zentrierungsbereich
20 Klebebereich
22 umlaufender Spalt
24 Klebstoff
26 axiale Nut
28 radiale Bohrung
30 erster Schritt
32 zweiter Schritt

Claims

1. Optisches Bauteil (10) zur Aufnahme eines Lichtleitkabelendes (12), mit einer durchgehenden, sowohl einen abisolierten als auch einen isolierten Abschnitt (12' bzw. 12") des Lichtleitkabelendes (12) aufnehmenden axialen Bohrung (14), deren Durchmesser über den größten Teil des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts (12') hinweg größer ist als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts (12') und lediglich im Bereich des der Lichtleiterendfläche (16) benachbarten vorderen Bohrungsendes (18) auf den Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts (12') abgestimmt ist, um diesen zu zentrieren, und deren Durchmesser in einem Klebebereich (20) soviel größer als der Durchmesser des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts (12') ist, dass sich zwischen der Bohrungswandung und dem abisolierten Lichtleitkabelabschnitt (12') ein umlaufender Spalt (22) zur Aufnahme von Klebstoff (24) ergibt.

2. Optisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungswandung im Bereich des isolierten Lichtleitkabelabschnitts (12") mit wenigstens einer axialen Nut (26) zur Aufnahme überschüssigen Klebstoffes (24) versehen ist.

3. Optisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Mantel mit einer in den umlaufenden Spalt (22) mündenden radialen Bohrung (28) zur Klebstoffzuführung versehen ist.

4. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der axialen Bohrung (14) im Bereich des vorderen Bohrungsendes (18) bezüglich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts (12') ein federndes Untermaß besitzt.

5. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der axialen Bohrung (14) im Klebebereich (20) größer ist als im restlichen Bereich des abisolierten Lichtleitkabelabschnitts (12').

6. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebebereich (20) in einem axialen Abstand von dem vorderen Zentrierbereich (18) vorgesehen ist.

7. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebebereich (20) im Bereich der Übergangsstelle vom abisolierten zum isolierten Lichtleitkabelabschnitt (12' bzw. 12") angeordnet ist.

8. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausdehnung des Klebebereiches (20) größer ist als die des Zentrierbereiches (18), wobei sie die axiale Ausdehnung dieses Zentrierbereiches (18) vorzugsweise um ein Vielfaches übersteigt.

9. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen dem Zentrierbereich (18) und dem Klebebereich (20) größer ist als die axiale Ausdehnung des Klebebereiches (20).

10. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebebereich (20) in einem mittleren Bereich der axialen Bohrung (14) angeordnet ist.

11. Optisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als optisches Terminal oder dergleichen ausgeführt ist.