DE19649007A1

DE19649007A1 - Schutzvorrichtung

Info

Publication number: DE19649007A1
Application number: DE1996149007
Authority: DE
Original assignee: STEINBEIS TZ KOMMUNIKATIONSTEC
Current assignee: STEINBEIS TZ KOMMUNIKATIONSTEC
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1998-05-28
Also published as: WO1998023985A1; EP0941494A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzvorrichtung für die Spleißstellen von Lichtwellenleitern und eine Schutzvorrichtung selbst.

Für das Spleißen von mehreren in einer Ebene parallel und nebeneinander angeordneten, in Bändchenform vorliegenden, kunststoffbeschichteten Lichtwellenleitern werden deren Fasern an kurzen Endabschnitten von ihrer Kunststoffummantelung befreit. Die miteinander verbundenen, ungeschützten Endabschnitte verlieren gegenüber den ummantelten Fasern sehr stark an Festigkeit. Bei einem mechanischen Spleiß, bei dem das Mittel zur Faserausrichtung Bestandteil der endgültigen Lichtwellenleiterverbindung ist, ist an sich schon ein gewisser Schutz der miteinander verbundenen Fasern gegeben. Im Gegensatz dazu ist bei einem Verschmelzspleiß unbedingt ein zusätzlicher Schutz der miteinander verbundenen Fasern erforderlich, um die gespleißten Fasern handhabbar zu machen und gegen Umwelteinflüsse zu schützen.

Aus der EP-A1-0 164 784 ist ein Verfahren zur Verbindung von optischen Faserbändchen bekannt, bei dem der Bereich der gespleißten Faserbändchen durch zwei Glasplättchen geschützt wird, die vorzugsweise denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die zu schützenden Lichtwellenleiter haben. Kurze Endabschnitte der Kunststoffummantelung der Fasern werden zunächst entfernt, dann werden jeweils die gegenüberliegenden Faserenden miteinander verschmolzen, und schließlich werden die Glasplättchen mit den dazwischenliegenden Spleißstellen miteinander mittels einer Schmelzklebefolie oder eines mit UV-Licht aushärtbaren Lacks miteinander verbunden. Dabei kann die auf dem einen Glasplättchen aufgebrachte Lackschicht mit Rillen versehen sein, in die die einzelnen Spleißstellen der optischen Fasern gebettet werden.

Der Nachteil dieses bekannten Spleißschutzes besteht darin, daß die Glasplättchen im Vergleich zu den Fasern wegen Bruchgefahr verhältnismäßig dick sein müssen. Dieser Spleißschutz erfordert daher viel Platz, ist nicht mit den Glasfaserbändchen kompatibel und ist auch nicht zur praktischen Anwendung gekommen.

Aus dem Artikel "Sleeves are key to fusion splicing results" von Hakan H. Yuce, veröffentlicht im Februar 1993 in der Zeitschrift "Lightwave" auf den Seiten 42, 43, ist ferner die sogenannte Schrumpfschlauchtechnik bekannt. Diese Technik dient dem Schutz von gespleißten Faserbändchen, sie wird in ähnlicher Form schon länger als Schutz für gespleißte Einzelfasern eingesetzt. In einem Schrumpfschlauch ist ein ovales Röhrchen aus einem Heißschmelzkleber (z. B. EVA, Ethylenvenylazetat) mit einem halbrunden Stab, beispielsweise einem Keramikstab, als Beilage enthalten, der als Stütze für die gespleißten Lichtwellenleiter dient. Vor dem Präparieren der Faserenden wird ein Faserbändchen durch das Schmelzkleberröhrchen geschoben. Nach der Herstellung der Spleißverbindungen wird der Schrumpfschlauch mit Röhrchen und Stab über den Spleißstellen in Position gebracht und auf diese aufgeschrumpft, wobei der Schmelzkleber erweicht und die abgemantelten, zu schützenden Fasern umschließt.

Die Nachteile dieser bekannten Schrumpfschlauchtechnik bestehen darin, daß die Schutzvorrichtung asymmetrisch ist, im Vergleich zu den Faserbändchen steif und schwer ist, einen relativ großen Durchmesser hat und einen Fremdkörper darstellt, der mit den Glasfasern nicht kompatibel ist.

Allgemein bekannt ist auch, daß Quarzglasfasern unmittelbar nach ihrer Herstellung eine sehr hohe mechanische Festigkeit haben. Die Fasern können relativ hohen Zug- und Biegekräften ausgesetzt werden, ohne daß die Fasern brechen. Diese Festigkeit nimmt aber wegen der Spannungsrißkorrosion zeitlich sehr rasch ab, wenn die Fasern Umwelteinflüssen, beispielsweise der normalen Atmosphäre, den Staubpartikeln, der Luftfeuchtigkeit oder dem Fingerschweiß, ausgesetzt werden. Die Festigkeit der Fasern läßt sich in bekannter Weise durch Aufbringen einer dünnen Kunststoffbeschichtung, z. B. einer Schicht aus Silikon, UV-härtenden Klebern, wie Acrylaten oder Epoxidharzen, oder mit einer Metallisierung erhalten, so daß die Fasern nicht brüchig werden.

Ferner ist durch den Artikel "Long-length fibre containing high-strength splices" von Y. Miyajima et al. in der Zeitschrift "Electronics Letters", 17 (1981), Seiten 670-672, bekannt, zur Beseitigung von feinen Haarrissen an Glasfasern eine Oberflächenbehandlung vorzunehmen, die beispielsweise im Abätzen der Glasfasern mit Flußsäure bestehen kann. Im Artikel "Tensile strengths <4 GPa for lightguide fusion splices" von J. T. Krause et al. in der Zeitschrift "Electronics Letters" 17 (1981), Seiten 812, 813, ist weiterhin beschrieben, daß die Behandlung der Glasfaser mit einer Chlor-Knallgasflamme zu besseren mechanischen Eigenschaften der Glasfaser führt. Ferner ist in der EP-B1-0 257 841 offenbart, eine dünne Glasschicht mit hoher Festigkeit durch Ionenaustausch zu erzeugen, wofür jedoch eine spezielle Glasmischung erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, schließlich ist es damit möglich, eine zuverlässige und kostengünstige Schutzvorrichtung für die an den Verbindungsstellen abgemantelten und gegen Umwelteinflüssen sehr empfindlichen Fasern zu schaffen, wobei diese Schutzvorrichtung möglichst schlank und dünn und von ihren Dimensionen her mit den Faserbändchen verträglich sein soll.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Dadurch wird eine symmetrische Schutzvorrichtung für die zu schützenden Fasern möglich. Ferner wird damit eine Schutzvorrichtung hoher Festigkeit möglich, da die Anfangsfestigkeit der Plättchen erhalten bleibt. Ebenfalls ist damit eine Schutzvorrichtung möglich, die eine hohe Biegefestigkeit hat und damit äußerst flexibel ist. Schließlich ist es möglich, eine Schutzvorrichtung zu schaffen, deren Abmessungen klein sind und die wenig wiegt, wodurch sie mit der Glasfaser kompatibel ist und auch nur geringe Kosten verursacht.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung werden Plättchen aus Quarzglas gezogen. Quarzglas eignet sich wegen seiner hohen Bruchfestigkeit besonders und auch deswegen, weil es denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das für die Lichtwellenleiter verwendete Glas hat.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Schutzschichtummantelung mit einem Kunststoff vorgenommen, vorzugsweise mit einem Polyimid. Diese Schutzschicht kann direkt bei der Herstellung der Plättchen auf einfache Weise aufgebracht werden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung liegt die Dicke der Schutzschicht in vorteilhafter Weise im Bereich von 25 µm.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung werden die Plättchen an ihren Längsseiten mit Verstärkungen versehen. Dadurch setzen die Plättchen ihrer Durchbiegung einen größeren Widerstand entgegen.

Gemäß weiteren Ausbildungen des Verfahrens nach der Erfindung werden die Verstärkungen in vorteilhafter Weise durch abgewinkelte Seitenenden oder durch Röhrchen oder stabartige Verdickungen gebildet.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung werden Plättchen mit zwei verschiedenen Breiten hergestellt und die Verstärkungen durch abgebogene Längsseitenenden und daran angeordnete Röhrchen gebildet, wobei die beiden Breiten so gewählt sind, daß zwei Plättchen verschiedener Breite eine Rastverbindung miteinander eingehen können. Auf diese Weise ist eine Schutzvorrichtung mit zwei miteinander verrasteten Plättchen möglich.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Schutzvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 9 genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem Verfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8 hergestellte Plättchen verwendet sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung betreffen die Verwendung und Ausbildungen eines Schrumpfschlauchs in Verbindung mit den Plättchen. Diese Ausbildungen sind in Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung zweier miteinander verbundener Lichtwellenleiterbändchen und einer ersten Ausführung der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die zusammengefügte Schutzvorrichtung und die Lichtwellenleiterbändchen nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung zweier miteinander verbundener Lichtwellenleiterbändchen und einer zweiten Ausführung der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die zusammengefügte und mit einem Schrumpfschlauch überzogene Anordnung der Fig. 3,

Fig. 6 einen der Fig. 5 ähnlicher Querschnitt mit aufgeschrumpftem Schrumpfschlauch,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführung der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung und Lichtwellenleiter im nicht zusammengefügten und im zusammengefügten Zustand und

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführung der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung und Lichtwellenleiter im nicht zusammengefügten und im zusammengefügten Zustand.

In Fig. 1 ist die Verbindung zweier Glasfaserbändchen 1, 2 dargestellt, deren Kunststoffummantelung für das Spleißen entfernt wurde, so daß die Lichtwellenleiter freigelegt sind. Auf beiden Flachseiten des gespleißten Faserbändchen sind zwei längliche, dünne Plättchen 3, 3' angeordnet, die vorzugsweise aus Quarzglas bestehen und deren Stärke im Bereich von 15-300 µm liegt. Die Herstellung dieser Plättchen erfolgt durch Ziehen aus einem angeschmolzenen Quarzglasstab, ähnlich wie die Herstellung einer Glasfaser. Quarzglas wird deshalb verwendet, weil es besonders bruchfest ist und den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die in der Nachrichtentechnik verwendeten Quarzglasfasern hat. Beim Ziehen der Plättchen 3, 3' oder unmittelbar danach werden diese mit einer Schutzschicht 4 versehen, die teilweise in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Vergrößerung einer Plättchenecke gezeigt ist. Die Schutzschicht 4 kann ebenfalls durch einen Ziehvorgang aufgebracht sein und aus einer geeigneten Metallisierungs- oder Passivierungsschicht, insbesondere aus einer Kunststoffschicht, bestehen. Beispielsweise kann sie aus einem Polyimid bestehen.

Die Kunststoff-Schutzschicht 4 hat eine Stärke, die im Bereich von 25 µm liegt. Die Oberfläche der Plättchen ist damit gegen Umwelteinflüsse geschützt, so daß die Anfangsfestigkeit, d. h. die Festigkeit der Plättchen unmittelbar nach dem Ziehvorgang, erhalten bleibt. Diese Plättchen sind damit auch sehr dünn gehalten und flexibel. Das Ablängen der Plättchen 3, 3' auf das gewünschte Maß kann z. B. durch Ritzen und Brechen oder durch Trennen mit einem Laserstrahl erfolgen.

In ähnlicher Weise lassen sich auch dünne Plättchen aus anderen spröden Werkstoffen mit Schutzschichten versehen, insbesondere wiederum aus solchen Werkstoffen, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient mit dem der Glasfaser übereinstimmen.

Um eine feste Verbindung zwischen den Plättchen und dem zu schützenden Bereich der Glasfaserbändchen 1, 2 zu erzielen, müssen diese in ihrer Lage mit geeigneten Mitteln gehalten werden. Geeignet sind handelsübliche Ein- und Zweikomponentenkleber oder Schmelzkleber, beispielsweise Acrylate, Epoxidharze oder thermoplastische Kunststoffe, die nach bekannten Verfahren ausgehärtet oder geschmolzen werden. Wegen der Haltbarkeit und wegen der einfachen Handhabung eignen sich die Schmelzkleber besonders gut für diesen Zweck.

Deshalb sind in Fig. 1 die beiden Plättchen 3, 3' einseitig mit Schmelzkleberschichten 5 beschichtet und mit der Kleberseite zu den Glasfaserbändchen 1, 2 orientiert. Die Länge der Plättchen 3, 3' ist so gewählt, daß bei ihrem Verkleben außer den Spleißstellen kunststoffummantelte Abschnitte der Glasfaserbändchen 1, 2 erfaßt werden.

Um einen verstärkten Schutz und eine größere Stabilität zu erreichen, können die Plättchen 3, 3' durch einen Schrumpfschlauch 6 eingehüllt sein. Dieser Schrumpfschlauch kann innen mit einem Schmelzkleber versehen sein und wird vor der Verbindung der beiden Glasfaserbändchen 1, 2 über eines dieser Glasfaserbändchen geschoben. Er ist vorzugsweise länger als die Plättchen 3, 3' und bildet dann nach seinem Aufschrumpfen auch einen Knickschutz 7, wie Fig. 2 zeigt.

Einen größeren Widerstand gegen Biegung haben dünne Plättchen 3, 3', wenn deren Längsseiten verstärkt sind. So können die Plättchen 3, 3' nach den Fig. 3 und 4 mit abgewinkelten Längsseitenenden 8 versehen sein. Solche unter Einschluß der Glasfaserbändchen miteinander verklebten Plättchen können nach Fig. 5 wieder mit einem Schrumpfschlauch überzogen sein, der nach Fig. 6 aufgeschrumpft wird.

Nach Fig. 7 können die Plättchen 3, 3' an ihren Längsseiten auch mit Röhrchen 9 versehen sein, die ebenfalls mit der Schutzschicht 4 ummantelt sind. Anstelle der Röhrchen 9 können auch stabartige Verdickungen verwendet werden. Der Quarzglasstab, aus dem die Plättchen 3, 3' gezogen werden, muß dann ein entsprechendes Profil haben. Eine solche Verrundung des Seitenrandbereichs dieser Plättchen hat außerdem den Vorteil, daß sich die Schutzschicht 4 beim Auftragen nicht zurückzieht.

Wie die Fig. 8 zeigt, können die Röhrchen 9 auch an abgebogenen Längsseitenenden 10 der Plättchen 3, 3' angeordnet sein. Dabei sind die Breiten der Plättchen 3, 3' verschieden gewählt, und zwar derart, daß diese Plättchen ineinander einrasten können. Die Ausführung mit dem Einrasten der Plättchen soll einen Schrumpfschlauch ersparen, dadurch ist ein rascheres Arbeiten möglich. Die Plättchen mit dem Schmelzkleber können in einer Vorrichtung vorgeheizt werden. Die gespleißten Faserbändchen werden eingelegt und die Plättchen ineinander eingerastet, dadurch können die geschützten Fasern sofort entnommen werden.

Um vor der Anwendung ein Verrutschen der Plättchen 3, 3' im Schrumpfschlauch 6 zu vermeiden, wird dieser teilweise oder schon ganz auf den durch die Plättchen 3, 3' ohne oder mit den abgewinkelten Längsseitenenden 8 gebildeten Spleißschutz geschrumpft, wobei die überstehenden Länge des Schrumpfschlauchs trichterförmig aufgeweitet bleibt (nicht dargestellt), damit die Glasfasern leichter zwischen die Plättchen eingeführt werden können.

Die hierdurch erreichten Vorteile können wie folgt zusammengefaßt werden:

- Mehrfach-Spleißschutz für LWL, insbesondere für LWL-Bändchen-Kabel
- symmetrische Anordnung von Spleißschutz und zu schützenden Fasern
- gleicher thermischer Ausdehnungskoeffizient von Versteifungselementen und von Glasfasern, dadurch bleibt die Faser auch bei Temperaturänderungen kräftefrei
- sehr hohe mechanische Festigkeit, insbesondere sehr hohe Biegefestigkeit des Spleißschutzes
- flexibler Schutz
- bei Biegung geringe Beanspruchung der Glasfaser, da diese in der Zone der "neutralen Faser" liegt
- kleine Abmessungen, dünn, schlank und niedriges Gewicht, dadurch kompatibel mit der Glasfaser
- auch als Spleißschutz für Einzelfaser-Verbindungen geeignet
- einfache Handhabung
- kostengünstig.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schutzvorrichtung für die Spleißstellen von Lichtwellenleitern, bei der die Schutzvorrichtung aus zwei länglichen Plättchen spröden Materials besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen (3, 3') mit einer geringen Stärke, vorzugsweise im Bereich von 15-300 µm, hergestellt und bei ihrer Herstellung oder danach mit einer dünnen, eine Spannungsrißkorrosion verhindernden Schutzschicht (4) versehen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen aus Quarzglas gezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschichtummantelung mit einem Kunststoff, Metall oder einer anderen Passivierung vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schutzschicht im Bereich von 0,1-100 µm, vorzugsweise 25 µm, liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen an ihren Längsseiten mit Verstärkungen (Fig. 4, 7, 8) versehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen durch abgewinkelte Seitenenden (8) gebildet sind (Fig. 4).

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen durch Röhrchen (9) gebildet sind (Fig. 7).

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Plättchen mit zwei verschiedenen Breiten hergestellt werden und die Verstärkungen durch abgebogene Längsseitenenden (10) und daran angeordnete Röhrchen (9) gebildet sind und daß die beiden Breiten so gewählt sind, daß zwei Plättchen verschiedener Breite eine Rastverbindung miteinander eingehen können (Fig. 8).

9. Schutzvorrichtung für die Spleißstellen von mehreren in einer Ebene parallel und nebeneinander angeordneten, in Bändchenform vorliegenden, kunststoffbeschichteten Lichtwellenleitern, von deren freien Enden jeweils ein kurzer Endabschnitt der Kunststoffbeschichtung entfernt ist, mit zwei länglichen Plättchen aus sprödem Material, die über bzw.

unter den Spleißstellen angeordnet und mittels eines Klebers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8 hergestellte Plättchen (3, 3') verwendet sind.

10. Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über die Plättchen (3, 3') ein Schrumpfschlauch (6) aufgeschrumpft ist.

11. Schutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch (6) länger als die Plättchen (3, 3') ist.

12. Schutzvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch (6) innenseitig mit einem Schmelzkleber versehen ist.

13. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch an beiden Enden jeweils eine trichterförmige Erweiterung aufweist.