DE102011016709A1 - Coupling element for optical fibers, connectors and manufacturing processes - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungselement zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement, wobei das Kupplungselement (100) einstückig gefertigt und an dem Lichtwellenleiter (102) über eine Schweißverbindung (112) gesichert ist. An dem Kupplungselement (100) ist eine Führungsnut (120) angeordnet, die einen ersten Bereich (122), in welchem der mindestens eine erste Lichtwellenleiter (102) teilweise aufgenommen ist, und weiterhin einen zweiten Bereich (124) zum teilweisen Aufnehmen des mindestens einen zweiten Lichtwellenleiters aufweist. Vorzugsweise hat die Führungsnut einen V-förmigen Querschnitt. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Steckverbinder, auf ein Verfahren zum Konfektionieren von Lichtwellenleitern und auf ein Verfahren zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement.The present invention relates to a coupling element for detachably connecting at least one first optical waveguide to at least one second optical waveguide and / or at least one electro-optical component, wherein the coupling element (100) is manufactured in one piece and secured to the optical waveguide (102) via a welded connection (112) is. Disposed on the coupling element (100) is a guide groove (120) which has a first region (122), in which the at least one first optical waveguide (102) is partially accommodated, and also a second region (124) for partially accommodating the at least one having second optical waveguide. Preferably, the guide groove has a V-shaped cross section. The invention also relates to a connector, to a method for assembling optical waveguides and to a method for detachably connecting at least one first optical waveguide to at least one second optical waveguide and / or at least one electro-optical component.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungselement zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement. Derartige Kupplungselemente werden auch häufig als Ferrule bezeichnet.The present invention relates to a coupling element for detachably connecting at least one first optical waveguide to at least one second optical waveguide and / or at least one electro-optical component. Such coupling elements are also often referred to as ferrule.

Bei der Kopplung von elektrooptischen Sendern, wie z. B. LEDs und Laserdioden, und elektrooptischen Empfängern, wie z. B. Fotodioden und Fototransistoren, mittels einer lichtleitenden Faser, oder bei der optischen Verbindung von zwei getrennten Lichtwellenleitern miteinander, ergibt sich das Problem, dass die Stirnflächen der lichtleitenden Fasern zu den korrespondierenden Sende- oder Empfangsflächen wie auch zu den entsprechenden Stirnflächen eines zweiten Lichtwellenleiters sehr genau in Position gebracht und gehalten werden müssen. Dabei müssen die optischen Achsen präzise zur Deckung gebracht werden und sehr nahe aneinander anschließen, d. h., die zu koppelnden optischen Achsen müssen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung exakt positioniert werden.In the coupling of electro-optical transmitters, such. As LEDs and laser diodes, and electro-optical receivers, such. As photodiodes and phototransistors, by means of a light-conducting fiber, or in the optical connection of two separate optical fibers with each other, there is the problem that the end faces of the photoconductive fibers to the corresponding transmitting or receiving surfaces as well as the corresponding end faces of a second optical fiber very must be accurately positioned and held. The optical axes must be brought precisely to coincide and connect very close to each other, d. That is, the optical axes to be coupled must be accurately positioned in both the radial and axial directions.

Um eine einwandfreie Ankopplung eines Lichtwellenleiters zu einem Sender oder zu einem Empfänger oder eine einwandfreie Kopplung zwischen zwei Fasern zu gewährleisten, wird bei den bekannten optischen Steckverbindungen das Ende des Lichtwellenleiters mit einem Röhrchen, einer sogenannten Ferrule, im Englischen auch häufig „Insert” genannt, konfektioniert. Die Befestigung der Ferrule auf bzw. an dem Lichtwellenleiter muss zugfest erfolgen, ohne dabei den Lichtwellenleiter zu beschädigen oder gar seine optischen Eigenschaften zu beeinflussen.In order to ensure a perfect coupling of an optical waveguide to a transmitter or to a receiver or a perfect coupling between two fibers, the end of the optical waveguide with a tube, a so-called ferrule, also often called "insert" in the known optical connectors, assembled. The attachment of the ferrule on or on the optical waveguide must be carried tensile strength, without damaging the optical waveguide or even affect its optical properties.

Bekannte Befestigungen an einem Lichtwellenleiter stellen zu diesem eine mechanische Verbindung her, indem beispielsweise eine Crimpverbindung an den Lichtwellenleiter angebracht wird. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass der Lichtwellenleiter beschädigt wird oder seine optischen Eigenschaften negativ beeinflusst werden.Known fasteners on an optical waveguide make a mechanical connection to this by, for example, a crimped connection is attached to the optical waveguide. However, there is a risk that the optical fiber will be damaged or its optical properties are adversely affected.

Um dieses Problem zu lösen, wird in der Europäischen Patentschrift EP 1 180 248 B1 vorgeschlagen, Kunststoff-Ferrulen mittels einer Laserschweißung an dem Lichtwellenleiter zu befestigen. Die bekannte Ferrule gemäß dieser Druckschrift hat jedoch den Nachteil, dass die radiale Justierung eines ersten Lichtwellenleiters bezüglich eines zweiten Lichtwellenleiters oder eines elektrooptischen Bauelements, wie eines elektrooptischen Senders oder Empfängers, mit ausreichender Genauigkeit nur unter Verwendung von zeit- und kostenintensiven Technologien möglich ist.To solve this problem is described in the European Patent EP 1 180 248 B1 proposed to attach plastic ferrules by means of a laser welding to the optical waveguide. However, the known ferrule according to this document has the disadvantage that the radial adjustment of a first optical waveguide with respect to a second optical waveguide or an electro-optical component, such as an electro-optical transmitter or receiver, with sufficient accuracy is possible only by using time-consuming and cost-intensive technologies.

Aus der US 4,186,997 sowie dem Fachartikel William L. Schumacher: ”Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects”, presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , ist weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden optischer Wellenleiter bekannt, die eine verbesserte Justierung von zwei Wellenleitern zueinander sowie einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen erlauben.From the US 4,186,997 as well as the Article by William L. Schumacher: "Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects," presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 Furthermore, a method and a device for connecting optical waveguides are known, which allow an improved adjustment of two waveguides to each other and a compensation of manufacturing tolerances.

Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, dass sie vergleichsweise aufwändig und teuer in der Fertigung ist.However, this known arrangement has the disadvantage that it is relatively complicated and expensive to manufacture.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht daher darin, ein Kupplungselement für mindestens einen ersten Lichtwellenleiter anzugeben, so dass zum einen eine sichere Befestigung des Kupplungselements an dem Lichtwellenleiter, zum anderen eine robuste und sichere Befestigung des Kupplungselements an einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder einem optischen Bauelement gewährleistet werden kann. Zudem sollte insbesondere für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug eine hohe Zuverlässigkeit und Robustheit der Verbindung sowie für die Fertigung kurze Taktzeiten und geringe Kosten verursacht werden.The object underlying the present invention, therefore, is to provide a coupling element for at least a first optical waveguide, so that on the one hand a secure attachment of the coupling element to the optical waveguide, on the other a robust and secure attachment of the coupling element to a second optical waveguide and / or an optical component can be ensured. In addition, especially for use in a motor vehicle, a high level of reliability and robustness of the connection as well as short cycle times and low costs for the production should be caused.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Dabei basiert die vorliegende Erfindung auf der Idee, dass ein Lichtwellenleiter in axialer Richtung in einer unlösbar an ihm fixierten Ferrule justiert ist und die Ausrichtung mit seinem zu verbindenden Gegenstück mittels zweier sogenannter Innenprismen erfolgt, von denen jedes jeweils Teil einer der Ferrulen ist.In this case, the present invention is based on the idea that an optical waveguide is adjusted in the axial direction in a ferrule which is permanently fixed to it and the alignment with its counterpart to be connected takes place by means of two so-called internal prisms, each of which is part of one of the ferrules.

Diese durch vorzugsweise V-förmige Innennuten gebildeten Justierprismen sind vorzugsweise aus einem kompressiblen Material, um Toleranzeffekte ausgleichen zu können, wie dies beispielsweise aus dem Artikel William L. Schumacher: ”Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects”, presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , bekannt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Führungsnut direkt einstückig mit dem Kupplungselement, beispielsweise durch Spritzgießen, hergestellt. Die Führungsnut hat einen ersten Bereich, in welchem der mindestens eine erste Lichtwellenleiter teilweise aufgenommen ist, und einen zweiten Bereich zum Aufnehmen des mindestens einen zweiten Lichtwellenleiters.These adjusting prisms formed by preferably V-shaped internal grooves are preferably made of a compressible material to compensate for tolerance effects, as for example from the Article William L. Schumacher: "Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects", presented at The 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , is known. According to the present invention, the guide groove is made directly in one piece with the coupling element, for example by injection molding. The guide groove has a first region, in which the at least one first optical waveguide is partially accommodated, and a second region for receiving the at least one second optical waveguide.

Wenn diese Verbindung als sogenannte faseroptische Inlineverbindung, d. h. zum Verbinden zweier Lichtleiter mit jeweils einem identischen Kupplungselement verwendet wird, kann die gesamte Verbindung unter Verwendung eines lediglich sehr einfach gestalteten Umgehäuses geschlossen werden. Dadurch ist die Herstellung sowie das Schließen und Lösen der optischen Verbindung besonders einfach und kostengünstig. Andererseits ermöglicht die erfindungsgemäße Justierung in zwei einander gegenüberliegenden Führungsnuten der zu verbindenden Kupplungselemente eine besonders exakte und zuverlässige Ausrichtung der optischen Achsen zueinander. Dies ist auch dadurch bedingt, dass die einstückige Fertigung eine wesentlich kürzere Toleranzkette beinhaltet als mehrstückig assemblierte Ferrulen.If this connection is a so-called fiber optic inline connection, i. H. is used to connect two optical fibers, each with an identical coupling element, the entire connection can be closed using a very simple design housing. As a result, the production and closing and releasing of the optical connection is particularly simple and inexpensive. On the other hand, the adjustment according to the invention in two opposite guide grooves of the coupling elements to be connected allows a particularly accurate and reliable alignment of the optical axes to one another. This is also due to the fact that the one-piece production involves a much shorter tolerance chain than multi-piece assembled ferrules.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann aber nicht nur zur Verbindung gleichartiger Lichtleitfasern, sondern auch zum Verbinden einer Lichtleitfaser (z. B. eines Pigtail) mit elektrooptischen Empfängern oder Sendern eingesetzt werden, deren Gehäuse dann das entsprechend passende Gegenstück zu der erfindungsgemäßen Ferrule darstellt. Dadurch wird eine exakte Ausrichtung der optischen Achse zum Einkoppeln in einem Empfänger oder zum Auskoppeln aus einem Sender mit der optischen Achse des Lichtwellenleiters auf besonders einfache Weise erreicht.However, the principle of the present invention can be used not only for connecting similar optical fibers, but also for connecting an optical fiber (eg a pigtail) to electro-optical receivers or transmitters, the housing then being the corresponding counterpart to the ferrule according to the invention. As a result, an exact alignment of the optical axis for coupling in a receiver or for decoupling from a transmitter with the optical axis of the optical waveguide is achieved in a particularly simple manner.

Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass nur eine Faser in dem Kupplungselement angeordnet ist. Selbstverständlich können auch mehrere Lichtleiter darin positioniert sein. Weiterhin müssen die Fasern, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden werden, nicht zwangsläufig denselben Querschnitt haben. Üblicherweise werden aber die Faserpaare, die jeweils zu verbinden sind, annähernd denselben Querschnitt haben, damit die radiale Justierung über die erfindungsgemäße Führungsnut erfolgen kann.Furthermore, the present invention is not limited to that only one fiber is arranged in the coupling element. Of course, several optical fibers can be positioned therein. Furthermore, the fibers which are joined by the method according to the invention need not necessarily have the same cross-section. Usually, however, the fiber pairs, which are to be connected in each case, have approximately the same cross-section, so that the radial adjustment can take place via the guide groove according to the invention.

Insbesondere bei sehr dünnen, sogenannten plastic clad silica (PCS) Fasern, die Durchmesser in der Größenordnung von 200 μm haben können, kann die vorliegende Erfindung die nötige Justiergenauigkeit bei ausreichend geringen Fertigungskosten ermöglichen.Particularly in the case of very thin, so-called plastic clad silica (PCS) fibers, which may have diameters of the order of magnitude of 200 μm, the present invention can enable the necessary adjustment accuracy with sufficiently low production costs.

Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit dem in der Kraftfahrzeugindustrie eingesetzten optischen Multimedianetzwerk MOST von Bedeutung. Hier werden diverse Verbinder benötigt, welche hohe Datenübertragungsraten, z. B. im Zusammenhang mit dem Empfang und der Anzeige von Verkehrsinformation oder dem Entertainment innerhalb des Automobils, ermöglichen.This is particularly important in connection with the optical multimedia network MOST used in the automotive industry. Here various connectors are needed, which have high data transfer rates, z. In connection with the reception and display of traffic information or entertainment within the automobile.

Ein optoelektronisches Steckverbindersystem, das in dem medienorientierten Systemtransport (MOST) Netzwerk verwendbar ist, umfasst Steckverbinder zum Ankoppeln diverser optoelektronischer Komponenten, sogenannte Pigtails, d. h. kurze Lichtleitfasern, die mit einer solchen elektrooptischen Komponente verbunden sind, verschiedene Hybridsteckverbinder und entsprechende Kunststofflichtwellenleiter-Kabelsätze. Insbesondere durch die Anwendungsumgebung im Kraftfahrzeug ist neben dem Kostenfaktor auch die Langzeitstabilität, Vibrationsfestigkeit und Temperaturbeständigkeit der Verbindungen von essentieller Bedeutung. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungstechnologie können all diese Anforderungen erfüllt werden.An opto-electronic connector system that can be used in the media-oriented system transport (MOST) network includes connectors for coupling various opto-electronic components, so-called pigtails, d. H. short optical fibers connected to such an electro-optic component, various hybrid connectors, and corresponding plastic fiber optic cable harnesses. In particular, by the application environment in the motor vehicle in addition to the cost factor and the long-term stability, vibration resistance and temperature resistance of the compounds of essential importance. With the help of the coupling technology of the invention all these requirements can be met.

Eine besonders zuverlässige Justierung von zwei optischen Achsen zueinander kann durch die Verwendung von Führungsnuten mit im Wesentlichen V-förmigem Querschnitt erreicht werden. Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das Material, aus dem das Kupplungselement gefertigt ist, eine gewisse Kompressibilität aufweist, um unterschiedliche Faserquerschnitte mit möglichst geringer Abweichung mit Bezug aufeinander zu zentrieren. Beispielsweise kann Polyamid als Material für das Kupplungselement verwendet werden. Selbstverständlich kommen aber auch alle anderen üblichen Materialien in Betracht. Die Abmessung der V-förmigen Nut können für den ersten Bereich und den zweiten Bereich unterschiedlich gewählt sein, so dass z. B. die Abmessungen der Seitenwände im ersten Bereich so gewählt sind, dass die Führungsnut des zweiten Bereichs in der Führungsnut des ersten Bereichs eines komplementären Kupplungselements aufgenommen ist, wenn die beiden Kopplungselemente miteinander verbunden sind.A particularly reliable adjustment of two optical axes to one another can be achieved by the use of guide grooves with a substantially V-shaped cross section. It may additionally be provided that the material from which the coupling element is made, has a certain compressibility to center different fiber cross-sections with the least possible deviation with respect to each other. For example, polyamide may be used as the material for the coupling element. Of course, however, all other conventional materials come into consideration. The dimension of the V-shaped groove may be selected differently for the first region and the second region, so that z. B. the dimensions of the side walls in the first region are selected so that the guide groove of the second region is received in the guide groove of the first portion of a complementary coupling element when the two coupling elements are interconnected.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat das Kupplungselement zum Einstellen einer axialen definierten Position des ersten Lichtwellenleiters einen terrassenförmigen Vorsprung, der eine Bezugsfläche quer zur Längsachse der Führungsnut definiert. Damit kann mit sehr geringen Toleranzen die Position der Lichtleitfaser in Längsrichtung festgelegt werden, bevor die Faser mittels einer Schweißverbindung mit der Ferrule verbunden wird. Crimpen von einem z. B Messing oder Zink-Druckgussteil ist hier auch denkbar. Die Automobilindustrie fordert Wartungs-/Reparaturlösungen, die mit üblichen Werkzeugen zu fügen sind. Bei den bestehenden MOST-Ferrulen wird z. B. eine gedrehte Messing-Ferrule gecrimpt.According to an advantageous development of the present invention, the coupling element for setting an axial defined position of the first optical waveguide has a terraced projection which defines a reference surface transverse to the longitudinal axis of the guide groove. This can be done with very little Tolerances are set the position of the optical fiber in the longitudinal direction, before the fiber is connected by means of a welded joint with the ferrule. Crimping from a z. B brass or zinc diecasting is also possible here. The automotive industry calls for maintenance / repair solutions that can be joined with conventional tools. In the existing MOST ferrules z. B. a crimped brass ferrule crimped.

Für eine besonders effiziente und kostengünstige Ausbildung eines Inlinesteckverbinders ist das erfindungsgemäße Kupplungselement so geformt, dass es mit einem identischen zweiten Kupplungselement, welches um 180° um eine Längsachse der Führungsnut gedreht an dem ersten Kupplungselement angeordnet und mit diesem zum Herstellen der Verbindung zusammenwirkt.For a particularly efficient and cost-effective design of an inline connector, the coupling element according to the invention is shaped so that it is arranged with an identical second coupling element which is rotated by 180 ° about a longitudinal axis of the guide groove on the first coupling element and cooperates with this for establishing the connection.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Steckverbinder zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einem optischen Bauelement, der mindestens ein Kupplungselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Weiterhin ist ein Gehäuse vorgesehen, das die zusammengesteckten Kupplungselemente und/oder das mit dem mindestens einen optischen Bauelement zusammengesteckte Kupplungselement aufnimmt und fixiert. Damit können universell einsetzbare Lichtleitfasern konfektioniert werden, die sowohl für eine Verbindung mit weiteren Lichtleitfasern wie auch für den Anschluss von elektrooptischen Bauteilen geeignet sind.The present invention also relates to a connector for detachably connecting at least one first optical waveguide to at least one second optical waveguide and / or at least one optical component comprising at least one coupling element according to the present invention. Furthermore, a housing is provided, which receives and fixes the mated coupling elements and / or the mating with the at least one optical component coupling element. This makes it possible to assemble universally usable optical fibers that are suitable for connection to other optical fibers as well as for the connection of electro-optical components.

Im Falle einer Verbindung zwischen zwei Lichtwellenleitern kann das Gehäuse als eine einfache Abdeckhülse ausgebildet sein. Auf diese Weise wird ein kostengünstiger, robuster und einfacher optischer Steckverbinder bereitgestellt, der dennoch die hohen Genauigkeitsanforderungen für sehr dünne Lichtwellenleiterquerschnitte erfüllt. Um die Montage zu erleichtern und darüber hinaus im Betrieb die geschlossene Verbindung zusätzlich mechanisch zu sichern, kann die Abdeckhülse eine Rastvorrichtung zum Sichern des ersten Kupplungselements aufweisen. Ebenso kann selbstverständlich auch das zugehörige zweite Kupplungselement in der Abdeckhülse verrastet sein.In the case of a connection between two optical waveguides, the housing may be formed as a simple cover sleeve. This provides a cost-effective, robust and simple optical connector that still meets the high accuracy requirements for very thin optical fiber cross-sections. In order to facilitate the assembly and in addition to mechanically secure the closed connection during operation, the cover sleeve may have a latching device for securing the first coupling element. Likewise, of course, the associated second coupling element can be locked in the cover sleeve.

Um die insbesondere in der Kraftfahrzeugumgebung auftretenden Belastungen durch Vibration und Temperaturwechsel sicher aufnehmen zu können, weist der erfindungsgemäße Steckverbinder außerdem eine lösbare Halterung auf, die im montierten Zustand Kräfte in axialer und radialer Richtung ausübt. Beispielsweise kann dies eine federnde Halteklammer sein, die zum einen Federarme hat, welche einen radialen Druck auf die Kupplungselemente ausüben und weiterhin Federarme besitzt, welche die Kupplungselemente in axialer Richtung aufeinander zu drückt.In order to be able to safely absorb the stresses, in particular in the motor vehicle environment, due to vibration and temperature changes, the plug connector according to the invention also has a releasable holder which, in the mounted state, exerts forces in the axial and radial directions. For example, this may be a resilient retaining clip, which has, for one spring arms, which exert a radial pressure on the coupling elements and further has spring arms, which presses the coupling elements in the axial direction toward each other.

Beim Zusammenstecken zweier Kupplungselemente ist wichtig, dass die Lichtwellenleiter erst im allerletzten Moment der Montage Kontakt zueinander und zu dem gegenüberliegenden Kupplungselement erhalten, damit Beschädigungen durch Schleifbewegungen verhindert werden können. Zu diesem Zweck besitzt gemäß der vorliegenden Erfindung die Abdeckhülse Führungsschrägen, die so angeordnet sind, dass sie die Kupplungselemente während des Einsteckens in die Hülse von dem jeweils anderen Kupplungselement so lange fernhalten, bis die axiale Position im Wesentlichen erreicht ist. Durch diesen Sicherheitsfreiraum in radialer Richtung kann eine Beschädigung der empfindlichen Stirnflächen der Lichtwellenleiter effektiv vermieden werden. Das ist z. B. bei der aus dem Artikel „Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects”, presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , bekannten Anordnung anders gelöst: Bei der bekannten Lösung weisen beide Hälften einstückig eine Rampe auf, welche die Fasern erst gegen Ende der Paarung radial ausrichtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird darauf verzichtet, um das formgebende Werkzeug einfach zu halten Erfindungsgemäß werden Lichtwellenleiter konfektioniert, indem ein einstückig gefertigtes Kupplungselement in axialer Richtung an dem Lichtwellenleiter positioniert wird und anschließend die beiden Teile mittels einer Verschweißung aneinander gesichert werden. Für die Verschweißung können alle bekannten Verfahren, insbesondere die in der EP 1 180 248 B1 gezeigten Laserschweißtechniken eingesetzt werden.When mating two coupling elements is important that the optical fibers get in contact with each other and the opposite coupling element only at the very last moment of assembly, so that damage can be prevented by grinding movements. To this end, according to the present invention, the cover sleeve has guide slopes arranged so as to keep the coupling elements away from the other coupling element during insertion into the sleeve until the axial position is substantially reached. By means of this safety clearance in the radial direction, damage to the sensitive end faces of the optical waveguides can be effectively avoided. This is z. B. in the from the Article "Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects," presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , known arrangement solved differently: In the known solution, both halves in one piece on a ramp, which aligns the fibers only towards the end of the pairing radially. According to the present invention, this is dispensed with in order to keep the forming tool simple According to the invention, optical fibers are assembled by an integrally manufactured coupling element is positioned in the axial direction of the optical waveguide and then the two parts are secured together by means of a weld. For the welding, all known methods, in particular those in the EP 1 180 248 B1 used laser welding techniques are used.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Lichtwellenleiter um sogenannte polymer clad silica (PCS) Lichtleiter. Diese PCS Faser besitzt einen Kern (core) mit einem Mantel (cladding) sowie eine innere und äußere Schutzhülle (inner jacket, outer jacket).According to an advantageous embodiment of the present invention, the optical waveguide is so-called polymer clad silica (PCS) light guides. This PCS fiber has a core with a cladding and an inner and outer jacket.

Wie dies allgemein bekannt ist, besteht der Kern beispielsweise aus Siliciumoxid und die Mantelschicht kann z. B. aus einem Tetrafluoroethylenhexafluoropropylencopolymer oder einem Tetrafluoroethylenvinylidenfluoridcopolymer bestehen. Grundsätzlich kann die vorliegende Erfindung mit jeder Art von Cladding eingesetzt werden und insbesondere mit Fasern, die Durchmesser von 200 μm oder weniger oder mehr (z. B. 980 μm POF) haben.As is well known, the core consists for example of silicon oxide and the cladding layer may, for. Example, consist of a Tetrafluoroethylenhexafluoropropylencopolymer or a Tetrafluoroethylenvinylidenfluoridcopolymer. In principle, the present invention can be used with any type of cladding, and in particular with fibers having diameters of 200 μm or less or more (eg, 980 μm POF).

Zum Schutz des Lichtwellenleiters ist üblicherweise ein Kunststoff wie z. B. Polyamid 12, der eine ausreichende Beständigkeit für die aggressiven Bedingungen im Automobil mitbringt. Das erfindungsgemäße Konfektionierungsverfahren umfasst daher auch den Schritt des teilweisen Freilegens des Wellenleiterkerns und Wellenleitermantels durch Entfernen der Schutzhülle sowie das Konditionieren der Faserendfläche (z. B durch Laser-Cleaven), bevor der Lichtwellenleiter in dem Kupplungselement montiert wird. Das Verschweißen mit dem Lichtwellenleiter erfolgt vorzugsweise zwischen der Innenwand des Kupplungselements und der Außenwand der inneren Schutzhülle, kann aber auch zwischen der Innenwand des Kupplungselements und der Außenwand der äußeren Schutzhülle vorgesehen sein. To protect the optical waveguide is usually a plastic such. As polyamide 12, which brings a sufficient resistance to the aggressive conditions in the automobile. The packaging method of the present invention therefore also includes the step of partially exposing the waveguide core and waveguide cladding by removing the protective cladding and conditioning the fiber endface (eg, by laser cleaving) before mounting the optical waveguide in the coupling element. The welding with the optical waveguide is preferably carried out between the inner wall of the coupling element and the outer wall of the inner protective sheath, but may also be provided between the inner wall of the coupling element and the outer wall of the outer protective sheath.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden zweiter gleichartiger Kupplungselemente wird in besonders einfacher und sicherer Art und Weise so durchgeführt, dass zunächst ein erstes mit einer axial positionierten und laserverschweißten Faser ausgestattetes Kupplungselement in einer Abdeckhülse montiert und verrastet wird. Anschließend wird das zweite Kupplungselement eingeschoben. Erfindungsgemäß hat die Abdeckhülse eine Führungsschräge, die beim Einschieben des zweiten Kupplungselementes dieses so auslenkt, dass der bereits montierte erste Lichtwellenleiter und der sich bewegende zweite Lichtwellenleiter nicht miteinander in Berührung kommen, um Beschädigungen zu vermeiden. Erst, wenn der zweite Lichtwellenleiter im Wesentlichen seine axiale Position erreicht hat, schnappt die Rastverbindung zwischen dem zweiten Kupplungselement und der Abdeckhülse ein und die beiden zu verbindenden Lichtwellenleiter werden vorläufig mit Bezug aufeinander justiert.The inventive method for connecting second similar coupling elements is carried out in a particularly simple and secure manner so that first a first equipped with an axially positioned and laser-welded fiber coupling element is mounted and locked in a cover sleeve. Subsequently, the second coupling element is inserted. According to the invention, the cover sleeve has a guide bevel which, upon insertion of the second coupling element, deflects it in such a way that the already mounted first optical waveguide and the moving second optical waveguide do not come into contact with one another in order to avoid damage. Only when the second optical waveguide has essentially reached its axial position does the snap-in connection snap between the second coupling element and the covering sleeve, and the two optical waveguides to be connected are provisionally adjusted with respect to one another.

Die endgültige Fixierung erfolgt erfindungsgemäß durch Anbringen einer lösbaren Halterung, die im montierten Zustand Kräfte in axialer und radialer Richtung ausübt. Dies kann beispielsweise ein aufgeschobener Haltebügel sein, der durch mindestens eine Aussparung in der Abdeckhülse hindurch radiale Anpresskraft auf die zusammengefügten Kupplungselemente ausübt und andererseits an äußeren Peripheriebereichen der Kupplungselement angreift, um axialen Druck der Kupplungselemente aufeinander zu auszuüben, so dass die Stirnseiten der Lichtwellenleiter miteinander in Kontakt kommen.The final fixation is carried out according to the invention by attaching a releasable support that exerts forces in the mounted state in the axial and radial directions. This may be, for example, a deferred headband which exerts radial contact pressure on the assembled coupling elements through at least one recess in the cover sleeve and on the other hand acts on outer peripheral areas of the coupling element to exert axial pressure of the coupling elements on each other, so that the end faces of the optical waveguides together Come in contact.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen für sich genommen eigenständige erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.For a better understanding of the present invention, this will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the following figures. The same parts are provided with the same reference numerals and the same component names. Furthermore, individual features or combinations of features from the embodiments shown and described can in themselves represent independent inventive or inventive solutions.

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Darstellung eines Kupplungselements gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a perspective view of a coupling element according to the present invention;

2 einen Längsschnitt durch das Kupplungselement mit montierter Lichtleitfaser gemäß 1; 2 a longitudinal section through the coupling element with mounted optical fiber according to 1 ;

3 eine Ansicht auf die Stirnseite der Anordnung aus 1; 3 a view of the front side of the arrangement 1 ;

4 eine Schnittdarstellung eines Steckverbinders mit zwei identischen Kupplungselementen gemäß den 1 bis 3; 4 a sectional view of a connector with two identical coupling elements according to the 1 to 3 ;

5 ein Detail aus 7; 5 a detail from 7 ;

6 eine Seitenansicht der Anordnung aus 4 mit geschnittener Lichtleitfaser; 6 a side view of the arrangement 4 with cut optical fiber;

7 einen Querschnitt durch die Anordnung der 6; 7 a cross section through the arrangement of 6 ;

8 eine Seitenansicht der Anordnung aus 4; 8th a side view of the arrangement 4 ;

9 bis 15 verschiedene Arbeitsschritte bei der Verbindung zweier Lichtleitfasern gemäß der vorliegenden Erfindung; 9 to 15 various steps in the connection of two optical fibers according to the present invention;

16 eine perspektivische Darstellung eines Montagesockels für die Verbindung zwischen einem elektrooptischen Bauelement und einer Lichtleitfaser unter Verwendung eines Kupplungselements gemäß der vorliegenden Erfindung; 16 a perspective view of a mounting base for the connection between an electro-optical device and an optical fiber using a coupling element according to the present invention;

17 eine perspektivische Darstellung des Montagesockels mit einer angeschlossenen Lichtleitfaser; 17 a perspective view of the mounting base with a connected optical fiber;

18 eine Schnittdarstellung einer an den Verbindungsblock der 16 angeschlossenen Lichtleitfaser; 18 a sectional view of one of the connection block of 16 connected optical fiber;

19 eine Seitenansicht der Anordnung aus 17. 19 a side view of the arrangement 17 ,

Mit Bezug auf die 1 bis 3 soll nunmehr zunächst der Aufbau eines Kupplungselements 100 gemäß der vorliegenden Erfindung näher betrachtet werden. Das Kupplungselement 100, das häufig auch als Ferrule bezeichnet wird, dient zum lösbaren Verbinden eines ersten Lichtwellenleiters 102 mit einem weiteren Lichtwellenleiter oder optischen Bauelement. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Lichtwellenleiter 102 um einen sogenannten PCS Lichtleiter, also einen mit Polymerummantelung versehenen Silicakern. Die Kern-Mantel-Struktur 104 kann Durchmesser in der Größenordnung 200 μm aufweisen. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Lösung aber auch für dickere und dünnere Lichtwellenleiter, beispielsweise solche mit Durchmessern von 8 μm oder 980 μm verwendet werden. Weiterhin muss das Kupplungselement 100 nicht zwingend so ausgestaltet sein, dass darin nur ein Lichtwellenleiter 102 Aufnahme finden kann. Selbstverständlich kann auch eine Vielzahl von Lichtwellenleitern in entsprechend ausgestalteten Kupplungselementen untergebracht werden.With reference to the 1 to 3 should now first the construction of a coupling element 100 according to the present invention. The coupling element 100 , which is often referred to as a ferrule, is used for releasably connecting a first optical waveguide 102 with another optical waveguide or optical component. In the embodiment shown, the optical waveguide is 102 a so-called PCS light guide, that is, a polymer core provided with silica core. The core-shell structure 104 may have a diameter of the order of 200 microns. In principle, however, the solution according to the invention can also be used for thicker and thinner optical waveguides, for example those with diameters of 8 μm or 980 μm. Furthermore, the coupling element must 100 not necessarily be designed so that there is only one optical fiber 102 Can find admission. Of course, a plurality of optical waveguides can be accommodated in appropriately designed coupling elements.

Wie aus 2 ersichtlich, besitzt der Lichtwellenleiter 102 eine innere Schutzhülle (englisch: inner jacket) 106 und eine äußere Schutzhülle (outer jacket) 108. Gemäß dem vorliegenden Design wird die innere Schutzhülle 106 nicht ganz so weit entfernt wie die äußere Schutzhülle 108 und dient als Einführhilfe entlang einer trichterförmigen Einführschräge 110 beim Einschieben des Lichtwellenleiters 102 in das Kupplungselement 100. In einem Verbindungsbereich 118 ist die Kern-Mantel-Struktur 104 freigelegt, damit die erfindungsgemäße radiale Ausrichtung erfolgen kann. Das einstückig gefertigte Kupplungselement 100 wird mit der Außenseite der äußeren Schutzhülle 108 mittels einer Schweißverbindung 112 unlösbar verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Schweißverbindung auch, wie in 4 dargestellt, zwischen der Innenwandung des Kupplungselements 100 und der Außenschicht der inneren Schutzhülle 106 erfolgen. Dabei können alle bekannten Schweißverfahren, beispielsweise die in der EP 1 180 248 B1 vorgeschlagenen Laserschweißverfahren Einsatz finden.How out 2 can be seen possesses the optical fiber 102 an inner protective sleeve (inner jacket) 106 and an outer jacket 108 , According to the present design, the inner protective cover 106 not quite as far away as the outer protective cover 108 and serves as an insertion aid along a funnel-shaped insertion bevel 110 when inserting the optical fiber 102 in the coupling element 100 , In a connection area 118 is the core-shell structure 104 exposed so that the inventive radial alignment can take place. The integrally manufactured coupling element 100 comes with the outside of the outer protective cover 108 by means of a welded joint 112 inextricably linked. Alternatively or additionally, this welded joint can also, as in 4 shown, between the inner wall of the coupling element 100 and the outer layer of the inner protective cover 106 respectively. In this case, all known welding methods, for example, in the EP 1 180 248 B1 proposed laser welding process find use.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Kupplungselement 100 eine quer zu der eingeschobenen Lichtleitfaser angeordnete Referenzfläche 114 auf. Bevor die Schweißverbindung 112 angebracht wird, wird die Stirnfläche 116 des ersten Lichtwellenleiters bündig mit der Referenzfläche 114 ausgerichtet. Erst dann wird der Lichtwellenleiter 102 mit dem Kupplungselement 100 verschweißt und die Position der Stirnfläche 116 in axialer Richtung fixiert.According to the present invention, the coupling element 100 an arranged transversely to the inserted optical fiber reference surface 114 on. Before the weld 112 is attached, the end face 116 of the first optical waveguide flush with the reference surface 114 aligned. Only then will the fiber optic cable 102 with the coupling element 100 welded and the position of the face 116 fixed in the axial direction.

Das Kupplungselement 100 weist gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verbindungsbereich 118 auf, der mit einem zweiten Kupplungselement oder einem elektrooptischen Bauelement in Kontakt gebracht werden kann. In diesem Verbindungsbereich 118 ist eine Führungsnut 120 vorgesehen, die sich in zwei Bereiche 122, 124 untergliedert. in dem ersten Bereich ist die Kern-Mantel-Struktur 104 der ersten Lichtleitfaser aufgenommen. Der zweite Bereich 124 ist so geformt, dass er bei der Verbindung mit einer zweiten Lichtleitfaser mit deren Kern-Mantel-Struktur zusammenwirken kann. Umgekehrt kann beim Zusammenfügen des Kupplungselements 100 mit einem weiteren identischen Kupplungselement dessen zweiter Bereich 124 der Nut 120 mit der Kern-Mantel-Struktur 104 des ersten Lichtwellenleiters zusammenwirken.The coupling element 100 according to the present invention has a connection area 118 which can be brought into contact with a second coupling element or an electro-optical component. In this connection area 118 is a guide groove 120 provided, divided into two areas 122 . 124 subdivided. in the first area is the core-shell structure 104 recorded the first optical fiber. The second area 124 is shaped to cooperate with its core-shell structure when connected to a second optical fiber. Conversely, when joining the coupling element 100 with a second identical coupling element whose second area 124 the groove 120 with the core-shell structure 104 of the first optical fiber cooperate.

Diese Zusammenhänge werden aus der Schnittdarstellung der 4 deutlich. Die 4 zeigt einen Steckverbinder 300 zum lösbaren Verbinden zweier identischer Lichtwellenleiter 102 und 202. Dabei ist erfindungsgemäß das zweite Kupplungselement 200 mit Bezug auf das erste Kupplungselement 100 um 180° um eine durch den Lichtwellenleiter definierte Längsachse gedreht.These relationships are taken from the sectional view of 4 clear. The 4 shows a connector 300 for releasably connecting two identical optical fibers 102 and 202 , In this case, according to the invention, the second coupling element 200 with respect to the first coupling element 100 rotated by 180 ° about a longitudinal axis defined by the optical waveguide.

In der hier gezeigten Anordnung sind die Stirnflächen 116, 216 des ersten und zweiten Lichtwellenleiters 104, 204 in axialer Richtung mit Hilfe der jeweiligen Referenzflächen mit ausreichender Genauigkeit justiert. Das Justieren in radialer Richtung erfolgt erfindungsgemäß durch das Zusammenwirken der Führungsnuten der beiden Kupplungselemente 100, 200. Dabei kommt im zusammengefügten Zustand jeweils der erste Bereich 122 der Führungsnut des ersten Kupplungselements unter den zweiten Bereich 224 des um 180° gedrehten zweiten Kupplungselements 200 zu liegen. Dazwischen ist die Kern-Mantel-Struktur 104 des ersten Lichtwellenleiters 102 angeordnet und durch das Zusammenwirken dieser beiden Innenprismen in einer definierten radialen Lage gehalten. Umgekehrt wird die Kern-Mantel-Struktur 204 des zweiten Lichtwellenleiters 202 von dem ersten Bereich 222 der Führungsnut des zweiten Kupplungselements und dem zweiten Bereich 124 der Führungsnut des ersten Kupplungselements 100 umschlossen und ebenfalls auf die identische radiale Position wie die erste Kern-Mantel-Struktur 104 gezwungen. Dadurch sind die beiden Stirnflächen 116, 216 der beiden Lichtwellenleiter 102, 202 in radialer Richtung optimal zueinander positioniert.In the arrangement shown here are the end faces 116 . 216 of the first and second optical waveguides 104 . 204 adjusted in the axial direction with the help of the respective reference surfaces with sufficient accuracy. The adjustment in the radial direction is carried out according to the invention by the interaction of the guide grooves of the two coupling elements 100 . 200 , In each case, the first area comes in the assembled state 122 the guide groove of the first coupling element under the second region 224 of the rotated by 180 ° second coupling element 200 to lie. In between is the core-shell structure 104 of the first optical waveguide 102 arranged and held by the interaction of these two inner prisms in a defined radial position. Conversely, the core-shell structure 204 of the second optical waveguide 202 from the first area 222 the guide groove of the second coupling element and the second region 124 the guide groove of the first coupling element 100 enclosed and also on the identical radial Position like the first core-shell structure 104 forced. As a result, the two end faces 116 . 216 the two optical fibers 102 . 202 positioned optimally to each other in the radial direction.

Eventuelle Toleranzunterschiede können dadurch ausgeglichen werden, dass für die Kupplungselemente 100, 200 ein nachgiebiges Material wie z. B. Polyamid gewählt wird, das durch Zusammenpressen etwas nachgibt und dadurch den Toleranzausgleich, wie in dem Artikel William L. Schumacher: ”Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects”, presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , beschrieben, ermöglicht.Any tolerance differences can be compensated by the fact that for the coupling elements 100 . 200 a resilient material such. B. polyamide is selected, which gives something by compressing and thereby tolerance compensation, as in the Article William L. Schumacher: "Fiber Optic Connector Design to Eliminate Tolerance Effects," presented at the 10th Annual Connector Symposium, Cherry Hill, New Jersey, 1977 , described, allows.

Der Steckverbinder 300 umfasst erfindungsgemäß eine Abdeckhülse 302, in welcher die beiden Kupplungselemente 100, 200 aufgenommen sind. Zur endgültigen mechanischen Fixierung der zusammengefügten Kupplungselemente 100, 200 ist außerdem ein Haltebügel 304 vorgesehen, der zum einen in dem unmittelbaren Verbindungsbereich 118 radialen Anpressdruck ausübt und zum anderen in den peripheren Bereichen 126, 226 Druck in einer Richtung entlang der Lichtleitfaser auf den Verbindungsbereich 118 zu ausübt. Eine Rastschulter 128 an dem Kupplungselement 100 wirkt mit einem Rastarm 306 an Abdeckhülse 302 zusammen, um die beiden Kupplungselemente vorläufig auch ohne den angebrachten Haltebügel 304 in der eingeschobenen Position zu sichern.The connector 300 comprises according to the invention a covering sleeve 302 in which the two coupling elements 100 . 200 are included. For the final mechanical fixation of the assembled coupling elements 100 . 200 is also a headband 304 provided on the one hand in the immediate connection area 118 exerts radial contact pressure and on the other in the peripheral areas 126 . 226 Pressure in a direction along the optical fiber on the connection area 118 to exercise. A snap shoulder 128 on the coupling element 100 acts with a locking arm 306 on cover sleeve 302 together, for the time being the two coupling elements without the attached headband 304 secure in the retracted position.

Verschiedene Ansichten, aus denen die Funktionsweise des Haltebügels 304 hervorgeht, sind in den 6 bis 8 gezeigt. Insbesondere ist aus diesen Darstellungen ersichtlich, dass der Haltebügel 304 zum einen mittig angeordnete Federarme 308 zum Ausüben radial auf die Lichtleitfasern zu gerichteten Drucks besitzt und zum anderem zweite Federarme 310, die im Wesentlichen parallel zu den Lichtleitfasern gerichteten Druck auf die peripheren Bereiche 226 und 126 der Kupplungselemente 100 und 200 ausüben. Durch Entfernen des Haltebügels 304 und Betätigung des Rastarms 306 ist die geschlossene Verbindung jederzeit zerstörungsfrei lösbar. Im Normalbetrieb ist aber ein unbeabsichtigtes Lösen nicht möglich.Different views that make up the operation of the retaining clip 304 are apparent in the 6 to 8th shown. In particular, it can be seen from these illustrations that the headband 304 on the one hand centrally arranged spring arms 308 for exerting radially to the optical fibers to directed pressure and, secondly, second spring arms 310 , which is essentially parallel to the optical fibers directed pressure on the peripheral areas 226 and 126 the coupling elements 100 and 200 exercise. By removing the retaining clip 304 and actuation of the latching arm 306 is the closed connection at any time nondestructive solvable. In normal operation, however, unintentional release is not possible.

Mit Bezug auf die 9 bis 15 soll nunmehr das Verbinden zweier Lichtleitfasern mit Hilfe des in 4 bis 8 gezeigten Steckverbinders 300 näher erläutert werden. Die Abdeckhülse ist hier nur ganz schematisch dargestellt. Wichtig für die Montage ist aber eine Führungsschräge 312, deren Funktion insbesondere mit Bezug auf 12 deutlich wird.With reference to the 9 to 15 now connecting two optical fibers using the in 4 to 8th shown connector 300 be explained in more detail. The cover is shown here only very schematically. Important for the assembly but is a guide slope 312 whose function in particular with reference to 12 becomes clear.

Wie in 10 gezeigt, wird zunächst das erste Kupplungselement 100 in der Abdeckhülse 302 montiert, so dass die Rastverbindung 128, 306 geschlossen ist. Im nächsten Schritt wird das in Bezug auf das Kupplungselement 100 um 180° gedrehte Kupplungselement 200 in die Abdeckhülse 302 eingeführt. Eine an der Stirnseite des Verbindungsbereichs angeordnete erste Einführschräge sowie eine zweite Einführschräge 230 erleichtern das Einschieben des Kupplungselements.As in 10 is shown, first, the first coupling element 100 in the cover sleeve 302 mounted so that the latching connection 128 . 306 closed is. In the next step, this will be with respect to the coupling element 100 rotated by 180 ° coupling element 200 in the cover sleeve 302 introduced. A arranged on the front side of the connecting region first insertion bevel and a second insertion bevel 230 facilitate the insertion of the coupling element.

Wie in 12 gezeigt, ist an der Innenseite der Abdeckhülse 302 eine Führungsschräge 312 angeordnet, die im Zusammenwirken mit der Einführschräge 230 das zweite Kupplungselement 200 beim weiteren Einschieben in die Abdeckhülse 302 so führt, dass die Stirnfläche 216 des Lichtwellenleiters keinesfalls mit dem ersten Kupplungselement 100 in Berührung kommt. Diese Aufwärtsbewegung ist insbesondere in 13 nochmals verdeutlicht. Gleichzeitig wird, wie in 12 symbolisiert, der Rastarm 306 betätigt.As in 12 is shown on the inside of the cover sleeve 302 a guide slope 312 arranged in cooperation with the insertion bevel 230 the second coupling element 200 on further insertion into the cover sleeve 302 so that leads to the frontal area 216 the optical fiber under no circumstances with the first coupling element 100 comes into contact. This upward movement is especially in 13 again clarified. At the same time, as in 12 symbolizes, the latch arm 306 actuated.

Wie in 14 gezeigt, verrastet das zweite Kupplungselement 200 mit dem Rastarm 306 der Abdeckhülse 302, wenn die endgültige axiale Position der beiden Lichtwellenleiter zueinander im Wesentlichen erreicht ist. Diese Primärverriegelung verhindert, dass sich die beiden Kupplungselemente 100, 200 nochmals zu weit voneinander entfernen können.As in 14 shown, locks the second coupling element 200 with the locking arm 306 the cover sleeve 302 when the final axial position of the two optical fibers to each other is substantially achieved. This primary lock prevents the two coupling elements 100 . 200 again too far away from each other.

Anschließend wird der Haltebügel 304 montiert und übt, wie in 15 symbolisiert, im Verbindungsbereich 118 radial nach innen gerichteten Druck unmittelbar auf die Führungsnuten der jeweiligen Kupplungselemente aus und in dem äußeren Peripheriebereich longitudinale Andruckkraft im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen Lichtwellenleitern. Diese Art der Verbindung ermöglicht eine exakte Ausrichtung der optischen Achsen zweier Lichtwellenleiter zueinander. Eine solche Ausrichtung ist wesentlich für die einwandfreie Funktion einer faseroptischen Verbindung. Bei solchen mechanischen Verbindungen können Abweichungen, die meist durch Toleranzen verursacht sind und sowohl in radialer wie auch in axialer Richtung auftreten, Dämpfung verursachen, welche die Eigenschaften der Verbindung signifikant verschlechtern. Während gängige 980 μm POF (plastic optical fibre) Verbindungen mit üblichen Werkzeugen und einfachen Designs zufriedenstellend hergestellt werden können, ist im Zusammenhang mit kleineren Faserdurchmessern (beispielsweise 200 μm PCS-Fasern) für dieselbe Verbindungsgüte eine wesentlich geringere Toleranz und üblicherweise ein wesentlich komplexeres Design erforderlich. Zylindrische Führungen, wie sie eigentlich für Verbindungen im Kraftfahrzeug und insbesondere im Zusammenhang mit Kabelbäumen gewünscht sind, ließen sich mit bekannten Anordnungen nicht realisieren.Subsequently, the headband 304 mounted and exercises, as in 15 symbolizes, in the connection area 118 radially inwardly directed pressure directly on the guide grooves of the respective coupling elements and in the outer peripheral region longitudinal pressure force substantially parallel to the respective optical waveguides. This type of connection allows an exact alignment of the optical axes of two optical fibers to each other. Such alignment is essential to the proper functioning of a fiber optic connection. In such mechanical connections, deviations, which are mostly caused by tolerances and occur both in the radial and in the axial direction, can cause damping, which significantly worsens the properties of the connection. While common 980 μm plastic optical fiber (POF) connections can be made satisfactorily with common tools and simple designs, much smaller tolerances and usually a much more complex design are required for smaller fiber diameters (eg, 200 μm PCS fibers) for the same interconnect quality , Cylindrical guides, as they are actually used for connections in the Motor vehicle and in particular in connection with wire harnesses are desired, could not be realized with known arrangements.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wirken zwei V-förmige Führungsnuten zusammen, um eine radiale Ausrichtung der beiden zu verbindenden Fasern mittels eines rhombischen Zentrierquerschnitts durchzuführen, und sind Teil jeweils einer Ferrule. Da nur eine ganz geringe Anzahl von Einzelteilen assembliert werden müssen, sind die Toleranzen gering und da die Ferrulen die einzigen Elemente sind, welche zum Ausrichten der Fasern verwendet werden, kann eine Kette von Einzelteilen, welche Toleranzen akkumulieren, vermieden werden. Zusätzlich zu den beiden einstückig hergestellten Ferrulen muss nur noch eine Abdeckhülse für die Vorausrichtung sowie eine Feder vorgesehen werden, die die für die Ausrichtung der Fasern notwendigen Kräfte bereitstellen und gegebenenfalls einen Luftspalt in axialer Richtung schließt.In the arrangement according to the invention, two V-shaped guide grooves cooperate to perform a radial alignment of the two fibers to be connected by means of a rhombic centering cross-section, and are each part of a ferrule. Since only a very small number of parts have to be assembled, the tolerances are small and since the ferrules are the only elements used to align the fibers, a chain of parts which accumulate tolerances can be avoided. In addition to the two integrally produced ferrules, only one covering sleeve for the pre-alignment and one spring have to be provided, which provide the forces necessary for the orientation of the fibers and optionally close an air gap in the axial direction.

Die 16 bis 19 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das vorkonfektionierte Kupplungselement 100 des ersten Lichtwellenleiters 102 kann nämlich nicht nur für die Verbindung mit einem gleichartigen zweiten Kupplungselement 200 verwendet werden, sondern kann auch elektrooptische Bauteile wie LEDs, VCSELs (vertical cavity surface emitting lasers) und Laserdioden oder Fotodioden und Fototransistoren kontaktieren. Dabei besitzt beispielsweise ein faseroptischer Transmitter (FOT) 400 ein Gehäuse 402. An dem Gehäuse 402 des FOT 400 ist eine Führungsnut 420 vorgesehen, die in der Lage ist, mit der Führungsnut 120 des Kupplungselements 100 zusammenzuwirken. Ein optischer Referenzpunkt 414 stellt das Analogon zu der Referenzfläche 114 dar. Ein Chip 404 erzeugt das Licht 406, das in die Lichtleitfaser 104 eingekoppelt wird. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung lassen sich natürlich auch auf Anordnungen mit mehreren Nuten im FOT Gehäuse, zum Kontaktieren von mehreren Leitungen oder mit kombinierten Gehäusen für Transmitter und Receiver anwenden.The 16 to 19 show a further embodiment of the present invention. The prefabricated coupling element 100 of the first optical waveguide 102 Namely, not only for the connection with a similar second coupling element 200 but may also contact electro-optic devices such as LEDs, vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) and laser diodes or photodiodes and phototransistors. In this case, for example, has a fiber optic transmitter (FOT) 400 a housing 402 , On the case 402 of the FOT 400 is a guide groove 420 provided that is capable of using the guide groove 120 of the coupling element 100 co. An optical reference point 414 sets the analog to the reference surface 114 dar. A chip 404 produces the light 406 that is in the optical fiber 104 is coupled. Of course, the principles of the present invention can also be applied to multi-slot FOT package assemblies, multi-wire contacting, or combined transmitter and receiver housings.

Wie in 18 symbolisch dargestellt, muss auch bei dieser Ausführungsform sichergestellt werden, dass Federkräfte 408 aufgewendet werden, um das Kupplungselement 100 an dem Gehäuse 402 zu fixieren.As in 18 shown symbolically, it must be ensured in this embodiment that spring forces 408 be spent to the coupling element 100 on the housing 402 to fix.

Die erfindungsgemäße Konfektionierung von Lichtwellenleitern erlaubt daher eine universell einsetzbare Steckverbindung sowohl zwischen gleichartigen Lichtleitfasern wie auch zwischen elektrooptischen Bauelementen und Lichtleitfasern, wie beispielsweise Pigtails. Die erfindungsgemäßen Prinzipien können, auch wenn dies im Detail nicht dargestellt ist, selbstverständlich auch für Steckverbinder angewendet werden, in denen mehr als nur eine Lichtleitfaser angeordnet ist. Natürlich können auch Hybrid-Steckverbinder, die zusätzlich zu der optischen Verbindung auch eine elektrische Verbindung herstellen, gemäß den oben beschriebenen Prinzipien realisiert werden. BEZUGSZEICHENLISTE Bezugszeichen Beschreibung 100, 200 Kupplungselement 102, 202 Lichtwellenleiter 104, 204 Kern-Mantel-Struktur (core-cladding) 106, 206 Innere Schutzhülle (inner jacket) 108, 208 Äußere Schutzhülle (outer jacket) 110 Trichterförmige Einführschräge 112 Schweißverbindung 114 Referenzfläche 116, 216 Stirnfläche des Lichtwellenleiters 118 Verbindungsbereich 120 Führungsnut 122, 222 Erster Bereich der Führungsnut 124, 224 Zweiter Bereich der Führungsnut 126, 226 Peripherer Bereich des Kupplungselements 128 Rastvorrichtung 230 Einführschräge 300 Steckverbinder 302 Abdeckhülse 304 Haltebügel 306 Rastarm 308 Erste Federarme 310 Zweite Federarme 312 Führungsschräge 400 Faseroptischer Transmitter (FOT) 402 Gehäuse 404 Chip 406 Lichtstrahl 408 Federkräfte 414 Optischer Referenzpunkt 420 Führungsnut am FOT-Gehäuse The assembly of optical waveguides according to the invention therefore allows a universally applicable plug-in connection both between similar optical fibers as well as between electro-optical components and optical fibers, such as pigtails. The principles of the invention, although not shown in detail, may of course be applied to connectors in which more than one optical fiber is arranged. Of course, hybrid connectors that also provide electrical connection in addition to the optical connection can be realized according to the principles described above. LIST OF REFERENCE NUMBERS reference numeral description 100 . 200 coupling member 102 . 202 optical fiber 104 . 204 Core-shell-structure (core-cladding) 106 . 206 Inner protective jacket (inner jacket) 108 . 208 Outer jacket 110 Funnel-shaped insertion bevel 112 welded joint 114 reference surface 116 . 216 Face of the optical fiber 118 connecting area 120 guide 122 . 222 First area of the guide groove 124 . 224 Second area of the guide groove 126 . 226 Peripheral area of the coupling element 128 locking device 230 chamfer 300 Connectors 302 cover sleeve 304 headband 306 detent arm 308 First spring arms 310 Second spring arms 312 guide slope 400 Fiber Optic Transmitter (FOT) 402 casing 404 chip 406 beam of light 408 spring forces 414 Optical reference point 420 Guide groove on the FOT housing

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Claims (16)

Kupplungselement zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters (102) mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter (202) und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement (400), wobei das Kupplungselement (100) einstückig gefertigt und an dem Lichtwellenleiter (102) über eine Schweißverbindung (112) gesichert ist, wobei an dem Kupplungselement (100) eine Führungsnut (120) angeordnet ist, die einen ersten Bereich (122), in welchem der mindestens eine erste Lichtwellenleiter (102) teilweise aufgenommen ist, und weiterhin einen zweiten Bereich (124) zum teilweisen Aufnehmen des mindestens einen zweiten Lichtwellenleiters aufweist.Coupling element for detachably connecting at least one first optical waveguide ( 102 ) with at least one second optical waveguide ( 202 ) and / or at least one electro-optical component ( 400 ), wherein the coupling element ( 100 ) manufactured in one piece and on the optical waveguide ( 102 ) via a welded connection ( 112 ) is secured, wherein on the coupling element ( 100 ) a guide groove ( 120 ) which is a first area ( 122 ), in which the at least one first optical waveguide ( 102 ) and a second area ( 124 ) for partially receiving the at least one second optical waveguide. Kupplungselement nach Anspruch 1, wobei die Führungsnut (120) einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt hat.Coupling element according to claim 1, wherein the guide groove ( 120 ) has a substantially V-shaped cross-section. Kupplungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei zum Einstellen einer axialen definierten Position des ersten Lichtwellenleiters (102) in dem Kupplungselement (100) an diesem ein terrassenförmiger Vorsprung angeordnet ist, der eine Bezugsfläche (114) quer zu einer Längsachse der Führungsnut (120) definiert.Coupling element according to claim 1 or 2, wherein for adjusting an axial defined position of the first optical waveguide ( 102 ) in the coupling element ( 100 ) is arranged at this a terrace-shaped projection having a reference surface ( 114 ) transversely to a longitudinal axis of the guide groove ( 120 ) Are defined. Kupplungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kupplungselement (100) so geformt ist, dass es mit einem identischen, um 180° um eine Längsachse der Führungsnut (120) gedrehten, zweiten Kupplungselement (200), das mit dem mindestens einen zweiten Lichtwellenleiter (202) verschweißt ist, zum Herstellen der lösbaren Verbindung zusammenwirkt.Coupling element according to one of the preceding claims, wherein the coupling element ( 100 ) is shaped so that it is identical with, by 180 ° about a longitudinal axis of the guide groove ( 120 ) rotated, second coupling element ( 200 ), which is connected to the at least one second optical waveguide ( 202 ) is welded together to make the detachable connection. Steckverbinder zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters (102) mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter (202) und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement (400), wobei der Steckverbinder mindestens ein Kupplungselement (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und ein Gehäuse (302) zum Aufnehmen und Fixieren der zusammengesteckten Kupplungselemente (100, 200) und/oder des mit dem mindestens einen elektrooptischen Bauelement (400) zusammengesteckten Kupplungselements (100) umfasst.Connector for detachably connecting at least one first optical waveguide ( 102 ) with at least one second optical waveguide ( 202 ) and / or at least one electro-optical component ( 400 ), wherein the connector has at least one coupling element ( 100 . 200 ) according to one of claims 1 to 4 and a housing ( 302 ) for receiving and fixing the assembled coupling elements ( 100 . 200 ) and / or of the at least one electro-optical component ( 400 ) assembled coupling element ( 100 ). Steckverbinder nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse eine Abdeckhülse (302) umfasst.Connector according to claim 5, wherein the housing has a covering sleeve ( 302 ). Steckverbinder nach Anspruch 6, wobei die Abdeckhülse (302) mindestens eine Rastvorrichtung (306) zum Sichern des ersten und/oder zweiten Kupplungselements (100, 200) aufweist.Connector according to claim 6, wherein the covering sleeve ( 302 ) at least one latching device ( 306 ) for securing the first and / or second coupling element ( 100 . 200 ) having. Steckverbinder nach Anspruch 6 oder 7, der weiterhin zum Fixieren der Verbindung eine lösbare Halterung (304) aufweist, die im montierten Zustand Kräfte in axialer und radialer Richtung ausübt.A connector as claimed in claim 6 or 7, further comprising a releasable support (EP-A-1) for fixing the connection. 304 ), which exerts forces in the assembled state in the axial and radial directions. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Abdeckhülse (302) mindestens eine Führungsschräge (312) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das erste und/oder zweite Kupplungselement (100, 200) während des Einsteckens in die Abdeckhülse (302) so zu führen, dass der zugehörige Lichtwellenleiter (102, 202) in radialer Richtung einen Sicherheitsfreiraum hat.Connector according to one of claims 6 to 8, wherein the cover sleeve ( 302 ) at least one guide slope ( 312 ), which is adapted to the first and / or second coupling element ( 100 . 200 ) during insertion into the cover sleeve ( 302 ) so that the associated optical waveguide ( 102 . 202 ) has a security clearance in the radial direction. Verfahren zum Konfektionieren mindestens eines ersten Lichtwellenleiters zum lösbaren Verbinden des mindestens eines ersten Lichtwellenleiters mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Kupplungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Montieren des mindestens einen Lichtwellenleiters in dem Kupplungselement und Justieren seiner axialen Position mit Bezug auf eine an dem Kupplungselement angeordnete Referenzebene, Fixieren des mindestens einen Lichtwellenleiters an dem Kupplungselement mittels einer Verschweißung.A method for assembling at least one first optical waveguide for detachably connecting the at least one first optical waveguide to at least one second optical waveguide and / or at least one electro-optical component, the method comprising the following steps: Providing a coupling element according to one of claims 1 to 4, Mounting the at least one optical waveguide in the coupling element and adjusting its axial position with respect to a reference plane arranged on the coupling element, Fixing the at least one optical waveguide to the coupling element by means of a weld. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend den Schritt des teilweisen Freilegens eines Wellenleiterkerns und Wellenleitermantels vor dem Montieren des Lichtwellenleiters in dem Kupplungselement.The method of claim 10, further comprising the step of partially exposing a waveguide core and waveguide cladding prior to mounting the optical waveguide in the coupling element. Verfahren zum lösbaren Verbinden mindestens eines ersten Lichtwellenleiters mit mindestens einem zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einem elektrooptischen Bauelement, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Konfektionieren des mindestens einen ersten Lichtwellenleiters gemäß dem Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, Positionieren des Kupplungselements mit dem ersten Lichtwellenleiter an dem mindestens einen zweiten Lichtwellenleiter und/oder mindestens einen elektrooptischen Bauelement, Fixieren der Verbindung mittels einer lösbaren Halterung, die im montierten Zustand Kräfte in axialer und radialer Richtung ausübt.Method for detachably connecting at least one first optical waveguide to at least one second optical waveguide and / or at least one electro-optical component, the method comprising the following steps: assembling the at least one first optical waveguide according to the method of claim 10 or 11, positioning the coupling element with the first Optical waveguide on the at least one second optical waveguide and / or at least one electro-optical component, Fixing the connection by means of a releasable holder, which exerts forces in the mounted state in the axial and radial directions. Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin umfassend den Schritt: Einschieben des Kupplungselements mit dem mindestens einen ersten Lichtwellenleiter in eine Abdeckhülse.The method of claim 12, further comprising the step of: Insertion of the coupling element with the at least one first optical waveguide in a cover sleeve. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend den Schritt: Einschieben eines zweiten Kupplungselements mit dem mindestens einen zweiten Lichtwellenleiter in die Abdeckhülse, wobei das zweite Kupplungselement identisch zu dem ersten Kupplungselement aufgebaut ist und mit Bezug auf eine Längsachse des ersten Kupplungselements um 180° gedreht ist.The method of claim 13, further comprising the step of: Insertion of a second coupling element with the at least one second optical waveguide in the cover, wherein the second coupling element is constructed identically to the first coupling element and is rotated by 180 ° with respect to a longitudinal axis of the first coupling element. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei zur Fixierung der Verbindung ein Haltebügel aufgeschoben wird, der durch mindestens eine Aussparung der Abdeckhülse hindurch radiale Anpresskraft auf die zusammengefügten Kupplungselemente ausübt.Method according to one of claims 13 or 14, wherein for fixing the connection, a retaining clip is pushed, which exerts radial pressure by at least one recess of the cover sleeve on the assembled coupling elements. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der aufgeschobene Haltebügel so geformt ist, dass er Druckkraft in axialer Richtung ausübt.The method of claim 15, wherein the pushed-on headband is shaped to exert compressive force in the axial direction.
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