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Die Erfindung betrifft eine Ferrule
für einen Steckverbinder
eines Lichtwellenleiters, wie insbesondere einer Lichtleitfaser,
als ein Anschlussbauteil zur optischen Übertragung und ein Verfahren
zum Verschweißen
einer Ferrule und eines Lichtwellenleiters, wie insbesondere einer
Lichtleitfaser, zum Zusammenfügen
des Anschlussbauteils und des Lichtwellenleiters.
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Im Allgemeinen werden Verfahren zum
miteinander Verbinden optischer Fasern grob in zwei Arten unterteilt:
bei dem einen Verfahren werden die Lichtwellenleiter permanent miteinander
verbunden, was kein Lösen
der einmal miteinander verbundenen Lichtwellenleitern erlaubt; bei
dem anderen Verfahren werden Steckverbinder miteinander verbunden, wodurch
ermöglicht
ist, dass die Lichtwellenleiter leicht miteinander zu koppeln und
voneinander zu entkoppeln sind. Das permanente Verbinden wird durch
Verschweißen
oder Bonden der Lichtwellenleiter erreicht. Das Steckverbinder-Verbinden
wird durch Zusammenstecken von Steckverbindern erreicht, bei welchem
der eine Steckverbinder als Stecker bezeichnet werden kann und der
andere Steckverbinder als Buchse bezeichnet werden kann, die physikalisch
miteinander verbunden werden, indem die Stirnflächen der Lichtwellenleiter
aneinander in Anlage gebracht werden.
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Das Steckverbinder-Verbinden weist
im Gegensatz zum permanenten Verbinden den Nachteil eines durch
Achs-Fehlausrichtung
oder Achs-Verkippung verursachten höheren Anschlussverlustes der Lichtwellenleiter-Verbindung
auf. Das Steckverbinder-Verbinden weist jedoch den Vorteil auf,
dass weniger Zeit als beim permanenten Verbinden benötigt wird.
Aus diesem Grund wird das Steckverbinder-Verbinden weitgehend bei
Verbindungen in optischen Kurzstrecken- Übertragungssystemen
angewendet, wie beispielsweise bei der örtlichen digitalen elektrischen
Einrichtung, beim Heimnetzwerk oder beim Autonetzwerk.
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Ein optischer Steckverbinder zum
Steckverbinder-Verbinden weist einen Lichtwellenleiter als Übertragungsleitung
und eine Ferrule als Anschlussteil auf. Die Ferrule ist vorgesehen,
um den Lichtwellenleiter sowohl in Radial-Richtung als auch in Axial-Richtung
zu positionieren und hält
einen Endabschnitt des Lichtwellenleiters. Von den vielen Verfahren
wird im Allgemeinen ein Klebeverfahren zum Verbinden des Lichtwellenleiters
und der Ferrule verwendet.
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Hierin wird das Verfahren zum Verbinden
des Lichtwellenleiters und der Ferrule mittels Klebstoffes erläutert. Die
optische Faser ist mit einer Faserelementader, welche eine Kernader
und einen Mantel aufweist, und mit einem Hüllabschnitt versehen, welcher
eine Innenhülle
und eine Außenhülle aufweist. Am
Endabschnitt des Lichtwellenleiters wird die Faserelementader mittels
Entfernens des Hüllabschnitts
freigelegt.
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Die Ferrule ist röhrenförmig ausgebildet. Die Ferrule
ist mit einem im Inneren ausgebildeten Durchgangsloch versehen,
welches einen kleinen Lochabschnitt und einen großen Lochabschnitt
aufweist. Der kleine Lochabschnitt ist derart ausgebildet, dass
die Faserelementader eingesetzt werden kann, und der große Lochabschnitt
ist derart ausgebildet, dass die Faserelementader mit dem Hüllabschnitt eingesetzt
werden kann. Der in den kleinen Lochabschnitt eingesetzte Endabschnitt
der Faserelementader wird poliert, so dass er sich in der gleichen
Ebene wie die Endfläche
der Ferrule befindet.
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Die Ferrule und der Lichtwellenleiter
können aus
unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Quarzglas oder
Kunstharz, hergestellt sein. Die Ferrule kann auch aus Metall oder
Keramik hergestellt sein.
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Der Hüllabschnitt des Lichtwellenleiters
wird mit einem Klebstoff überzogen
und der Lichtwellenleiter wird in die Ferrule eingesetzt. Danach
werden der Lichtwellenleiter und die Ferrule mittels des ausgehärteten Klebstoffs
aneinander befestigt.
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Das Verfahren zum Verbinden mittels
Klebstoffs benötigt
für das
Aushärten
des Klebstoffs mittels Erwärmung
Stunden, so dass die Produktivität für die Lichtwellenleiter
reduziert sein kann. Außerdem
weist das Verfahren zum Verbinden mittels Klebstoffs die Nachteile
auf, dass die Klebekraft entsprechend den Eigenschaften der Oberflächen der
Lichtwellenleiter und der Ferrulen variieren kann und dass die Wärmewiderstandsfähigkeit
der Verbindungsstelle klein sein kann. Ein Verfahren, welches diese Nachteile überwindet,
ist aus der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift 563-137202
bekannt.
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Die oben erwähnte Erfindung besteht darin eine,
wie in 6 gezeigte, Ferrule 60 aus
einem ultraschallschweißbaren
Harz und einen nicht gezeigten Lichtwellenleiter, der eine Innenhülle aus
ultraschallschweißbaren
Harz aufweist, durch Ultraschallschweißen miteinander zu verbinden,
wobei kein Spannteil und kein Arbeitsvorgang zum Entfernen der Hülle benötigt sind.
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Die Ferrule 60 weist ein
Durchgangsloch 61 auf, welches einen ersten Lochabschnitt 61a mit
großem
Durchmesser und einen zweiten Lochabschnitt 61b mit kleinem
Durchmesser aufweist. In das Durchgangsloch 61 wird das
zuvor vom Hüllabschnitt befreite
Ende des Lichtwellenleiters eingesetzt und in den zweiten Lochabschnitt 61b mit
kleinem Durchmesser wird die Faserelementader eingesetzt.
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Der mit dem ersten Lochabschnitt 61a mit großem Durchmesser
versehene Ferrulenabschnitt 60a weist vier sich axial erstreckende
Schlitze 62 zum Absorbieren eines aufgrund Ultraschallschweißens deformierten
Abschnitts der Ferrule 60 auf.
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Das oben erwähnte Verfahren zum Verbinden
des Lichtwellenleiters und der Ferrule für den Steckverbinder des Lichtwellenleiters
aus dem Stand der Technik weist jedoch die nachfolgenden zu lösenden Nachteile
auf.
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Wenn die Druckkraft einer Ultraschall-Schweißmaschine
groß ist,
können
die an dem ersten Lochabschnitt 61a mit großem Durchmesser
der Ferrule 60 vorgesehenen Schlitze 62 nicht
den aufgrund der großen
Druckkraft verursachten deformierten Teil der Ferrule 60 absorbieren. Falls
die Ferrule 60 verformt wird, wird die genaue Ausrichtung
der optischen Achse des Lichtwellenleiters verschlechtert, so dass
der optische Verlust der Verbindung erhöht wird und die optischen Eigenschaften
der Verbindung verschlechtert werden.
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Wenn die Kontaktfläche zwischen
dem Durchgangsloch 61 der Ferrule 60 und der Innenhülle des
Lichtwellenleiters größer ist
als es die Anforderung zum Verbinden verlangt, wird der auf Reibung basierende
Wärmewert über Bedarf
ansteigen und der auf Reibung basierende Wärmewert kann nicht freigesetzt
werden. Dadurch wird der wärme-beeinflusste
Bereich in einer Umgebung der Verbindungsstelle vergrößert. Wenn
der wärme-beeinflusste Bereich
vergrößert wird,
wird die Faserelementader, wie beispielsweise Kristallglas oder
Acrylharz, einer Temperaturbelastung ausgesetzt, welche eine Temperaturbelastungs-Rissbildung
verursacht.
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Wenn im umgekehrten Falle die Kontaktfläche zwischen
der Ferrule und dem Lichtwellenleiter sehr klein ist, sind die Ultraschallschwingungen schwer übertragbar,
so dass das Erwärmen
und das Schmelzen der Kontaktfläche
mehr Zeit beansprucht, was die Produktivität für den optischen Steckverbinder
reduziert. Falls außerdem
die verbundene Fläche zu
klein ist, kann der Lichtwellenleiter aus der Ferrule rückwärts herausgezogen
werden, wenn an dem Lichtwellenleiter gezogen wird.
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Um die oben erwähnten Nachteile des Standes
der Technik zu überwinden,
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Ferrule für einen
Steckverbinder eines Lichtwellenleiters, welche schnell mit dem Lichtwellenleiter
verbindbar ist und den Lichtwellenleiter sicher positionieren kann,
und ein Verfahren zum Verschweißen
der Ferrule und des Lichtwellenleiters bereitzustellen.
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Um diese Aufgabe zu lösen, weist
die erfindungsgemäße Ferrule
für einen
Steckverbinder eines Lichtwellenleiters ein Durchgangsloch, in welches
ein Ende des Lichtwellenleiters zum Verschweißen eingesetzt werden kann,
und eine Mehrzahl von Vorsprüngen
zum Ultraschallschweißen
auf, wobei die Vorsprünge
an einer Innenwand des Durchgangslochs vorgesehen sind, so dass
sie mit der Oberfläche
eines in die Ferrule eingesetzten Lichtwellenleiters in Kontakt
sind.
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Gemäß der oben erwähnten Ferrule
für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters wird der Lichtwellenleiter aufgrund des Einsetzens
des Lichtwellenleiters in das Durchgangsloch der Ferrule radial und
axial positioniert. Der Lichtwellenleiter berührt die Vorsprünge der
Ferrule an deren Oberfläche,
so dass die Verschiebung des Lichtwellenleiters verhindert wird
und die Ultraschallschwingung leichter übertragen werden kann. Dadurch
wird die Verbindungskraft zwischen dem Lichtwellenleiter und der Ferrule
erhöht.
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Die oben erwähnte Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters ist ferner bevorzugt dadurch spezifiziert,
dass jeder der Vorsprünge
eine kreisbogenförmige
Endfläche
aufweist.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters können die
kreisbogenförmigen
Endflächen
der Vorsprünge die
Oberfläche
des Lichtwellenleiters sicher berühren.
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Die oben erwähnte Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters ist ferner bevorzugt dadurch spezifiziert,
dass die Vorsprünge
rechteckförmig
oder rippenförmig
ausgebildet sind.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters ist die Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des
Lichtwellenleiters und jedem der Vorsprünge derart vergrößert, dass
die Ultraschallschwingung leichter übertragbar ist und die Verbindungskraft
sichergestellt werden kann. Außerdem
ist die Ferrule aus einer Gussform leicht auswerfbar und die Gießbarkeit
der Vorsprünge
ist verbessert.
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Die oben erwähnte Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters ist bevorzugt dadurch spezifiziert, dass
die Mehrzahl der Vorsprünge
in Umfangsrichtung der Innenwand des Durchgangslochs angeordnet
ist.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters sind die verbundenen Abschnitte des Lichtwellenleiters
mit der Ferrule derart ausgebildet, dass die Verbindungskraft zwischen
dem Lichtwellenleiter und der Ferrule vergrößert ist.
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Die oben erwähnte Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters ist bevorzugt dadurch spezifiziert, dass
die Vorsprünge
jeweils im gleichen Abstand in Umfangsrichtung der Innenwand des Durchgangslochs
angeordnet sind.
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Gemäß der vorstehend erwähnten Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters wird der Lichtwellenleiter von seiner Umgebung
gleichmäßig angedrückt, so
dass er radial exakt zur Mitte ausgerichtet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren des Verschweißens der
Ferrule und des Lichtwellenleiters weist die Schritte des Einsetzens
des Lichtwellenleiters in die oben erwähnte Ferrule für den Steckverbinder
des Lichtwellenleiters und des Verschweißens der Vorsprünge und
des Lichtwellenleiters mittels einer Ultraschallschwingung zum Verbinden
der Ferrule und des Lichtwellenleiters auf.
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Gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren
des Verschweißens
der Ferrule und des Lichtwellenleiters wird, nachdem der Lichtwellenleiter
in die Ferrule eingesetzt ist, die Ferrule mit Druck mittels Ultraschallwellen
in Schwingung versetzt. Dadurch werden die Vorsprünge, welche
im Durchgangsloch ausgebildet sind, erwärmt und schmelzen aufgrund der
inneren Reibung, wodurch der Lichtwellenleiter und die Ferrule verschweißt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
schematisches Schaubild einer Ultraschallschweißmaschine, die für ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Verschweißen
einer Ferrule und eines Lichtwellenleiters verwendet wird;
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2 eine
Explosionsansicht eines optischen Steckverbinders, welcher die erfindungsgemäße Ferrule
für einen
Steckverbinder des Lichtwellenleiters aufweist;
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3 eine
vergrößerte, perspektivische
Ansicht der in 2 dargestellten
Ferrule und des in die Ferrule einsetzbaren Endabschnitts des Lichtwellenleiters;
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4 einen
Querschnitt entlang Schnittlinie A-A der in 3 dargestellten Ferrule;
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5 einen
Längsschnitt
der Ferrule und des in der Ferrule eingesetzten Endes des Lichtwellenleiters,
welche in den in 2 dargestellten
optischen Adapter eingesteckt ist;
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6A einen
Längsschnitt
einer Ferrule für einen
Steckverbinder eines Lichtwellenleiters gemäß dem Stand der Technik; und
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68 eine
Ansicht der gemäß 6A rechten Seite der Ferrule
für den
Steckverbinder des Lichtwellenleiters.
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Es wird nun ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. 1 zeigt eine Ultraschallschweißmaschine,
die für das
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
des Verschweißens
der Ferrule und des Lichtwellenleiters verwendet wird. 2 bis 5 zeigen erfindungsgemäße Ferrulen
für den
Steckverbinder des Lichtwellenleiters.
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Ultraschallschweißen mittels Ultraschallschweißmaschinen
ist ein Verfahren, zwei Werkstücke
zu verschweißen,
indem die beiden Werkstücke zusammengepresst
werden und Schwingungsenergie auf eine dazwischen gebildete Kontaktfläche übertragen
wird, um die Schwingungsenergie der Kontaktfläche zuzuführen.
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Dadurch, dass den Werkstücken Schwingungsenergie
zugeführt
wird, wird aufgrund des Schlupfs der Werkstücke und der inneren Reibung der
Werkstücke
Wärme erzeugt
und die Kontaktfläche
der Werkstücke
wird teilweise aufgeschmolzen und Atome diffundieren an der Kontaktfläche der Werkstücke. Dadurch
werden die beiden Werkstücke vollständig miteinander
verbunden. Beim Ultraschallschweißen ist der wärme- beeinflusste Bereich
in der Nähe
der Verbindungsstelle klein. Daher ist das Ultraschallschweißen zum
Verschweißen
dünner Schichten,
wie beispielsweise elektronischer Bauteile, geeignet und der Schweißvorgang
ist innerhalb weniger Sekunden beendet.
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Eine Ultraschallschweißmaschine 10,
wie in 1 gezeigt, weist
auf: einen Ultraschallgenerator 11, einen Energiewandler 12,
ein Horn-Übertragungsglied 13,
eine Sonotrode 14, einen Amboss 15 und eine nicht
gezeigte hydraulische Vorrichtung. Diese Bauteile werden nachfolgend
erklärt.
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Der Ultraschallgenerator 11 kann
normalerweise eine elektrische Leistung von 100 W bis zu 10 kW erzeugen.
Der Energiewandler 12 ist ein magnetostriktives Schwingungsteil
aus ferromagnetischem Material, welches in einem Magnetfeld angeordnet ist,
um aus der elektrischen Energie vom Ultraschallgenerator 11 Schwingungsenergie
zu erzeugen. Das Horn-Übertragungsglied 13 ist
zum Übertragen
der Schwingung des Energiewandlers 12 an die Sonotrode 14 vorgesehen.
Das Horn-Übertragungsglied 13 ist
in 1 horizontal angeordnet.
Das Horn-Übertragungsglied 13 kann
jedoch auch in einer anderen Richtung, beispielsweise vertikal,
angeordnet sein.
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Die Sonotrode 14 und der
Amboss 15 weisen jeweils eine obere Vorrichtung und eine
untere Vorrichtung zum Einspannen einer Ferrule 35 als
Werkstück
auf. Die hydraulische Vorrichtung ist zum Drücken der Sonotrode 14 und/oder
des Ambosses 15 aufeinander zu vorgesehen. Durch Bereitstellung
eines Motors in der Ultraschallschweißmaschine 10 kann
die Ferrule 35 zwischen der Sonotrode 14 und dem
Amboss 15 gedreht werden. An Stelle der Sonotrode 14 und
des Ambosses 15 kann ein Spannfutter angeordnet sein, welches
mittels des Horn-Übertragungsglieds
in Schwingung versetzt werden kann.
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In einem Betätigungszustand ist die oben aufgegliederte
Ultraschallschweißmaschine
mit einer Ultraschall-Abgabeleistung
von 2 kW, einer Ultraschallfrequenz zwischen 15-39 kHz, einer Ultraschall-Amplitude
(Amplitude einer vertikalen Horn-Übertragungsgliedschwingung)
von 40-50 μm und
einer Druckkraft zwischen der Sonotrode 14 und dem Amboss 15 von
300-500 N eingerichtet.
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Wenn die Ferrule 35 mit
einem in ihr eingesetzten Lichtwellenleiter 31 zwischen
der Sonotrode 14 und dem Amboss 15 im Einklemmzustand
ist und die Ferrule vertikal zusammengepresst wird, werden die Ferrule 35 und
der Lichtwellenleiter 31 durch horizontales Schwingen der
Sonotrode 14, angeregt durch das Horn-Übertragungsglied 13,
miteinander verschweißt.
Das Horn-Übertragungsglied 13 kann auch
vertikal angeordnet sein und vertikal mittels Ultraschallwellen
in Schwingung versetzt werden.
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2 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines optischen Steckverbinders 30.
Der optische Steckverbinder 30 weist den Lichtwellenleiter 31,
die Ferrule 35, einen optischen Adapter 40 und
eine optische Adapterabdeckung 50 auf. Jedes Bauteil wird nachfolgend
erläutert.
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Der Lichtwellenleiter 31 weist
eine Faserelementader 32, eine Innenhülle 33 zum Schutz
der Faserelementader 32 und eine Außenhülle 34 zum Schutz
der Außenseite
der Innenhülle 32 auf.
Die Faserelementader 32 ist aus Kunstharz hergestellt,
d.h. eine Kunststoff-Faserelementader. Die Faserelementader 32 ist
aus einem Kernmaterial, wie beispielsweise PMMA (Polymethylmethacrylat,
im Allgemeinen als Acrylharz bekannt), welches einen hohen Lichtdurchlassgrad
aufweist, oder Polycarbonat (PC), welches wärmewiderstandsfähig ist,
und einem Mantelmaterial, wie beispielsweise Fluoridharz, ausgebildet.
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Ein in der Mitte der Faserelementader 32 angeordneter
Kern ist eine Wellenleiter-Ader (Übertragungsleitung) zum Übertragen
optischer Signale. Ein Mantel, der an der Außenseite des Kerns vorgesehen ist,
ist aus einem Material hergestellt, welches einen kleineren Brechungsindex
als der Kern hat. Dadurch wird das Licht an der Grenzfläche zwischen
dem Kern und dem Mantel reflektiert, so dass es auf den Kern begrenzt
wird.
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Die Innenhülle 33 und die Außenhülle 34 sind
aus einem Kunstharz, wie beispielsweise Polyethylenharz, Polyvinylchlorid
oder Nylon hergestellt, welches isolierende und feuerhemmende Eigenschaften
aufweist.
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Die Innenhülle 33 und die Außenhülle 34 werden
nacheinander von einem Ende des Lichtwellenleiters 31 entfernt,
so dass die Faserelementader um eine bestimmte Länge freigelegt ist. Die Innenhülle 33 wird
an einem Ende um eine vorbestimmte Länge von der Außenhülle 34 freigelegt,
so dass sie mit der Ferrule 35 mittels Erwärmens und
Schmelzens der Innenhülle 33 durch
Ultraschallschwingen verbunden wird.
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Die Ferrule 35 ist aus einem
Kunstharz hergestellt, d.h. eine Kunststoff-Ferrule. Die in 3 gezeigte Ferrule 35 ist
in einer abgestuften, zylindrischen Form ausgebildet, die mit einem
kleinen Durchmesserabschnitt 36 zum Aufnehmen der Faserelementader 32 im
Durchgangsloch 35a des kleinen Durchmesserabschnitts 36 und
mit einem großen
Durchmesserabschnitt 37 ausgebildet ist, der die Fortsetzung
des kleinen Durchmesserabschnitts 36 ist, zum Aufnehmen
der Innenhülle 33 im
Durchgangsloch 35a. Die Faserelementader 32 wird
in das Durchgangsloch 35a derart eingesetzt, dass die Faserelementader 32 von
einem Endabschnitt des kleinen Durchmesserabschnitts 36 freigelegt
wird. Danach wird das Ende der Faserelementader 32 zusammen
mit der Ferrule 35 poliert, so dass es mit dem Ende der
den Lichtwellenleiter aufnehmenden Ferrule 35 plan ist.
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Ein erster Ringbund 38 und
ein zweiter Ringbund 39 sind jeweils ringförmig am
Körper
des größeren Durchmesserabschnitts 37 ausgebildet.
Der erste Ringbund 38 ist mittig am größeren Durchmesserabschnitt 37 angeordnet
und der zweite Ringbund 39 ist am Ende des größeren Durchmesserabschnitts 37 angeordnet.
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In 2 ist
der aus Kunstharz hergestellte optische Adapter 40 einstückig aus
zwei Gehäusen 41 gebildet,
welche eine rechteckige Außenform
haben, um nebeneinanderliegend angeordnet werden zu können. In
den beiden Gehäuse 41, 41,
welche plansymmetrisch zueinander ausgebildet sind, sind in Längsrichtung
des optischen Adapters 40 eine Einsetzöffnung 42, ein Aufnahmeabschnitt 43 (5) und eine Anschlussöffnung 44 (5) angeordnet.
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Die Einsetzöffnung 42 ist ein
rundes Durchgangsloch zum Einsetzen des Endes des Lichtwellenleiters 31 und
sie ist in Längsrichtung
an einer Endfläche
des optischen Adapters 40 vorgesehen. Der Durchmesser der
Einsetzöffnung 42 ist
geringfügig
größer als
der Durchmesser des ersten Ringbundes 38 und des zweiten
Ringbundes 39 der Ferrule 35.
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Der Aufnahmeabschnitt 43 ist
länger
als die Länge
der Ferrule 35 ausgebildet, so dass verhindert wird, dass
die aufgenommene Ferrule 35 aus der Anschlussöffnung 44 hervorsteht.
Dadurch werden sowohl das Ende der Ferrule 35 als auch
das Ende des Lichtwellenleiters 31 gegen zerkratzen oder
beschädigen
geschützt.
Der Aufnahmeabschnitt 43 ist derart ausgebildet, dass er
den gleichen Durchmesser wie die Einsetzöffnung 42 und die
Anschlussöffnung 44 aufweist,
und er ist in Umfangsrichtung in der Mitte des Aufnahmeabschnitts 43 mit
einem ringförmigen Anschlag 45 (5) versehen, der nach Innen
hervorsteht. Der erste Ringbund 38 der Ferrule 35 stößt am Anschlag 45 zum
Positionieren der Ferrule 35 in Längsrichtung an.
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Die Anschlussöffnung 44 ist in Längsrichtung an
der anderen Endfläche
des optischen Adapters 40 vorgesehen. Die Anschlussöffnung 44 ist
ein rundes Durchgangsloch zum Einsetzen eines nicht gezeigten optischen
Gegen-Steckverbinders.
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Der optische Adapter 40 ist
an seiner oberen Wand 40a mit einem Verriegelungsabschnitt 46 und an
seiner unteren Wand 40b (5)
mit einem Eingriffsabschnitt 47 versehen. Der Verriegelungsabschnitt 46 ist
ein flexibles Verriegelungsstück,
welches von der Mitte des optischen Adapters 40 aus gesehen
näher bei
der Einsetzöffnung 42 angeordnet ist.
Der Verriegelungsabschnitt 46 kuppelt derart am ersten
Ringbund 38 der Ferrule 35 an, dass verhindern
wird, dass die Ferrule 35 rückwärts herausgezogen werden kann.
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Der Eingriffsabschnitt 47 (5) ist derart ausgebildet,
dass er mit dem Aufnahmeabschnitt 43 in Verbindung steht.
Zum doppelten Verriegeln der Ferrule 35 wird ein Riegel 49 in
den Eingriffsabschnitt 47 eingesetzt, so dass er mit dem
ersten Ringbund 38 der Ferrule 35 in Eingriff
steht.
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Die optische Adapterabdeckung 50 ist
aus einem Kunstharz hergestellt und gehäuseförmig ausgebildet zum Aufnehmen
des optischen Adapters 40 in ihrem Innenraum. Die optische
Adapterabdeckung 50 weist eine Rückwand und eine zu der Rückwand fortgeführte, umschließende Wand 51 auf.
Die umschließende
Wand 51 weist eine Deckenwand 51a, eine Bodenwand 51b und
zwei Seitenwände 51c, 51c auf
(wobei nur eine Seitenwand 51c bezeichnet ist).
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Die Bodenwand 51b der optischen
Adapterabdeckung 50 ist mit einer dem Riegel 49 korrespondierenden
Eingriffsöffnung 53 versehen.
Die Eingriffsöffnung 53 ist
im Wesentlichen in gleicher Größe wie der
Eingriffsabschnitt 47 ausgebildet (5). Wenn der Riegel 49 in die
Eingriffsöffnung 53 eingesetzt
ist, steht der Riegel 49 durch die Eingriffsöffnung 53 hindurch
mit dem ersten Ringbund 38 der Ferrule 35 in Eingriff.
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5 zeigt
die Ferrule 35, in welche das Ende des Lichtwellenleiters 31 eingesetzt
ist, welche in den optischen Adapter 40 eingesteckt ist.
Der Lichtwellenleiter ist in das hintere Ende der Ferrule 35 eingesetzt
und die Außenhülle 34 des
Lichtwellenleiters 31 liegt an dem Endabschnitt des zweiten Ringbundes 39 an.
Dadurch ist der Lichtwellenleiter 31 in seiner Längsrichtung
ausgerichtet.
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Die eingesetzte Faserelementader 32 liegt an
der Innenwand des Durchgangslochs 35a derart an, dass sie
exakt in der optischen Achse der Faserelementader angeordnet ist.
Außerdem
ist die optische Achse ohne Verkippung angeordnet.
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Die Ferrule 35 wird durch
Anstoßen
am Anschlag 45 des optischen Adapters 40 positioniert.
Der erste Ringbund 38 der Ferrule 35 steht in
Eingriff mit dem Verriegelungsabschnitt 46, um zu verhindern, dass
die Ferrule 35 entgegengesetzt zur Einsetz-Richtung herausgezogen
werden kann.
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4 zeigt
einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A der in 3 gezeigten Ferrule. Ein Merkmal
der Erfindung ist, dass eine Mehrzahl von Vorsprüngen 20 an der Innenwand 35b des
Durchgangslochs 35a angeordnet ist, in welches die Innenhülle 33 des
Lichtwellenleiters 31 eingesetzt wird.
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Die Vorsprünge 20 erstrecken
sich axial in Rippenform und sind jeweils im gleichen Abstand in Umfangsrichtung
an der Innenwand 35b angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel
sind sechs Vorsprünge 20 axialsymmetrisch
angeordnet. Der Lichtwellenleiter 31 wird von seiner Umgebung
gleichmäßig angedrückt, um
zu verhindern, dass der Lichtwellenleiter 31 verschoben
wird, wenn der Lichtwellenleiter 31 ultraschallgeschweißt wird.
Die Anzahl der Vorsprünge 20 kann
größer als
sechs sein. Die von der Innenwand 35b des Durchgangslochs 35a hervorstehenden
Vorsprünge 20 können rechteckförmig sein. Rechteckig
bedeutet hierin insbesondere quadratisch.
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Die Vorsprungslänge "a" eines
jeden Vorsprungs 20 ist derart ausgelegt, dass die Endfläche der
Vorsprünge 20 in
Kontakt mit der Innenhülle 33 des
Lichtwellenleiters 31 stehen. Wenn die Vorsprungslänge "a" zu groß ist, blockieren die Vorsprünge 20 das
Einsetzten des Lichtwellenleiters 31. Wenn die Vorsprungslänge "a" zu kurz ist, können die Vorsprünge 20 die
Ultraschallschwingung nicht auf den Lichtwellenleiter 31 übertragen.
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Eine Endfläche 20a des Vorsprungs 20 ist derart
konkav, kreisbogenförmig
ausgebildet, dass sie in Kontakt mit der Oberfläche der Innenhülle 33 des
Lichtwellenleiters 31 steht. Dadurch wird der Kontaktbereich
des Lichtwellenleiters 31 und der Ferrule 35 vergrößert, so
dass die Ultraschallschwingung sicher von der Ferrule 35 auf
den Lichtwellenleiter 31 übertragen werden kann. Außerdem wird
der Lichtwellenleiter exakt radial und axial positioniert.
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Die Breite "b" eines
jeden der in Umfangsrichtung der Innenwand 35b des Durchgangslochs 35a angeordneten
Vorsprünge 20 wird über das
Verhältnis
der Andruckkraft der in 1 gezeigten
Ultraschallschweißmaschine 10 zu
der Kontaktfläche
definiert. Die Druckkraft ist eine vertikale Kraft, die durch die
Sonotrode 14 und/oder durch den Amboss 15 mittels
der Hydraulikvorrichtung auf die Ferrule 35 aufgebracht
wird. Die Kontaktfläche
ist eine Kontaktgrenzfläche
an der Endfläche 20a der
Vorsprünge 20 und
der Innenhülle 33 des
Lichtwellenleiters 31.
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Die Verbindungskraft zwischen dem
Lichtwellenleiter 31 und der Ferrule 35, die mittels
Ultraschallschweißens hervorgerufen
wird, ist abhängig vom
Verhältnis
der Druckkraft zu der Kontaktfläche (nachfolgend
als Kontaktdruckkraft bezeichnet). Wenn die Kontaktdruckkraft zu
groß ist,
können
die Ferrule 35 und der Lichtwellenleiter 31 deformiert werden.
Wenn die Kontaktdruckkraft zu klein ist, wird zuviel Zeit benötigt, um
die Kontaktgrenzfläche
des Lichtwellenleiter 31 und der Ferrule 35 zu
erwärmen und
zu schmelzen, so dass die Verbindungskraft verringert sein könnte.
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Daher wird die Breite "b" des Vorsprungs 20 derart festgelegt,
dass die Ferrule 35 nicht deformiert wird und nicht viel
Zeit zum Erhitzen und Schmelzen des Kontaktgrenzbereichs benötigt wird
und die Verbindungskraft nicht verringert wird.
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Das Verfahren zum Ultraschallschweißen des
Lichtwellenleiters 31 und der Ferrule 35 weist
die folgenden Schritte auf: Einsetzen des Endes des Lichtwellenleiters 31,
welches vorher von der Außenhülle 34 und
der Innenhülle 33 befreit
wurde, in das Durchgangsloch 35a der Ferrule 35,
Anlegen der Ultraschallschwingung an die Ferrule 35 mit
Druck mittels der Ultraschallschweißmaschine 10, Reiben
der Endflächen 20a der
Vorsprünge 20 im
Durchgangsloch 35a an der Innenhülle 33 des Lichtwellenleiters 31,
Erhitzen und Schmelzen der Vorsprünge 20 und der Innenhülle 33 mittels
der inneren Reibung und damit Verschweißen des Lichtwellenleiters 31 und der
Ferrule 35.
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Gemäß dieses Ausführungsbeispiels
sind die Vorsprünge 20,
welche die Oberfläche
des Lichtwellenleiters 31 kontaktieren, zum Ultraschallschweißen an der
Innenwand 35b des Durchgangslochs 35a angeordnet,
so dass aufgrund des Kontaktes des Lichtwellenleiters 31 mit
den Endflächen
der Vorsprünge 20 die
Verschiebung des Lichtwellenleiters 31 verhindert wird
und die Ultraschallschwingung sicher übertragen wird, um die Verbindungskraft
zwischen dem Lichtwellenleiter 31 und der Ferrule 35 zu erhöhen.
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Die Endfläche 20a eines jeden
der Vorsprünge 20 ist
konkav kreisbogenförmig
ausgebildet, so dass die Kontaktfläche des Lichtwellenleiters 31 und der
Ferrule 35 größer ist
und die Ultraschallschwingung sicher übertragen wird.
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Außerdem ist jeder der Vorsprünge 20 rippenförmig ausgebildet,
so dass die Kontaktfläche des
Lichtwellenleiters 31 und der Ferrule 35 noch größer ist
und die Ultraschallschwingung sicherer übertragen wird.
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Die sechs Vorsprünge 20 sind derart
angeordnet, dass der Lichtwellenleiter 31 durch Erhöhen der
Druckkraft am Verschieben gehindert wird und die Verbindungskraft
durch Vergrößern des
Kontaktbereichs erhöht
wird. Außerdem
sind die Vorsprünge 20 jeweils
im gleichen Abstand in Umfangsrichtung an der Innenwand 35b angeordnet,
so dass der Lichtwellenleiter 31 von der Umgebung gleichmäßig angedrückt wird
und radial exakt in der Mitte ausgerichtet ist.