DE19714970C2 - Koppelelement für Lichtwellenleiterkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Koppelelement für Lichtwellenlei­ terkabel mit einer Koppelelementhülle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 41 14 156 A1 ist bereits ein solches Koppelelement für Lichtwellenleiterkabel bekannt. Darüber hinaus werden zwei vom Gehäuse des optoelektrischen Wandlerteils nach vorne springende Lichtzapfen vorgesehen, zwischen denen keinerlei Abschattungselemente angeordnet sind.

Aus DE 35 17 388 C2 ist ein einstückiges Kabelaufnahmeteil bekannt, in das separat ein optisches Sendeelement und ein optisches Empfangselement eingesetzt sind. Die beiden opti­ schen Elemente sitzen in zwei Wandleraufnahmehohlräumen. Die beiden Wandlerhohlräume sind durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die Funktion der Trennwand ist in diesem Dokument nicht explizit genannt. Doch wird anhand der Aufgabe und der Zielrichtung dieser Druckschrift deutlich, dass die Trennwand die Funktion hat, eine sichere Führung der beiden optischen Elemente in den Wandleraufnahmehohlräumen sicherzustellen, damit kein Spiel der optischen Elemente in den Hohlräumen ge­ geben ist.

In der Signalverarbeitung werden immer häufiger Lichtwellen­ leiterkabel zur Signalübertragung eingesetzt. In der Licht­ leitertechnik werden elektrische Signale in Lichtsignale um­ gewandelt. Mit Hilfe von Glas- oder Kunststofffasern wird das Licht dann über lange Strecken transportiert. Am Ende der Übertragung werden die Lichtimpulse wieder in elektrische Si­ gnale umgewandelt. An der Eingangsstelle der Übertragungs­ strecke wird das Licht in die Lichtwellenleiterkabel über ge­ eignete elektrische Komponenten, z. B. Sendedioden, eingekop­ pelt. Die Lichtwellenleitertechnik bietet eine Reihe von Vor­ teilen. So können die Lichtwellenleiterkabel parallel zu an­ deren elektrischen Kabeln verlegt werden, ohne daß Brummspan­ nungen, elektromagnetische Störungen oder Hochfrequenzein­ strahlung negative Auswirkungen haben. Der größte Vorteil der Lichtwellenleiterkabel liegt in der sehr hohen Bandbreite, wodurch eine Vielzahl von Informationen gleichzeitig übertra­ gen werden kann.

Um eine optische Datenübertragungsstrecke von einer Sende­ stelle zu einer Empfangsstelle zu realisieren, ist es notwen­ dig, die elektrischen Signale der Sendestelle in optische Si­ gnale umzuformen, über das Lichtwellenleiterkabel zur Emp­ fangsstelle zu senden und dort über ein optronisches Emp­ fangselement, z. B. eine Fotodiode oder einen Fototransistor, wieder in elektrische Signale zurückzuwandeln. Hierfür sind bereits geeignete Koppelelemente für Lichtwellenleiterkabel, beispielsweise in dem Katalog der Fa. Conrad "Electronic Welt 01/1997" auf Seite 668, bekannt. Die Koppelelemente verfügen über eine Koppelelementhülle, in die von einer Seite ein einadriges Lichtwellenleiterkabel einsteckbar ist. Je nach­ dem, ob in die Koppelelementhülle eine Sendediode oder ein Empfängerelement eingesetzt ist, ist ein Lichtwellenleiter­ sender- oder ein Lichtwellenleiterempfänger-Koppelelement realisiert.

Eine bidirektionale Übertragung von Lichtsignalen mit solchen bekannten Koppelelementen erfordert die parallele Anordnung von zwei Lichtwellenleiterkabeln, die jeweils nur in eine Richtung übertragen. Dies bedeutet, daß das erste Lichtwel­ lenleiterkabel von A nach B und das zweite Lichtwellenleiter­ kabel von B nach A überträgt. Die Bauweise ist aufwendig, da hierfür insgesamt vier Koppelelemente benötigt werden und zwei Lichtwellenleiterkabel konfektioniert und damit in oder an geeignete Koppelelementhüllen montiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Koppelelement für Lichtwellenleiterkabel anzugeben, das in einfacher Weise eine bidirektionale Übertragung von Informationen ermöglicht und bei dem eine gegenseitige Beeinflussung des Lichteinfalls und Lichtausfalls des optischen Empfangselementes bzw. des optischen Sendeelementes verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Koppelelement der eingangs ge­ nannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung sieht also die Verwendung eines einzigen Licht­ wellenleiterkabels mit zwei optischen Fasern vor. Die Sende- und Empfangselemente, z. B. Sende- und Empfangsdioden, sind innerhalb eines Gehäuses integriert. Der Abstand zwischen der Lichtaustrittsfläche des Sendeelementes und der Lichtemp­ fangsfläche des Empfangselementes stimmt mit dem Abstand der beiden optischen Fasern der Lichtwellenleitung überein und ist direkt gegenüber den Ankoppelflächen der optischen Fasern angeordnet, wodurch eine optimale Lichtkopplung möglich ist. Durch den Einsatz eines gemeinsamen Gehäuses zur Aufnahme so­ wohl des optischen Sende- als auch des optischen Empfangsele­ mentes wird außerdem der Montageaufwand beim Zusammenfügen des Koppelelementes nach der Erfindung vereinfacht.

Gemäß der Erfindung ist ein Abschattungsteil vorgesehen, das zwischen die Lichtaustrittsseite und die Lichtempfangsseite des Sende- und Empfangselementes eingeschoben ist. Ein sol­ ches Abschattungsteil verhindert weitgehend eine gegenseiti­ ge, optische Beeinflussung der Sende- und Empfangselemente im Betrieb. Das Abschattungsteil kann hierbei ein plattenförmi­ ges, mit der Koppelelementhülle einstückig verbundenes Teil sein, welches bei der Montage des Koppelelements zwischen ei­ ne Nut des Gehäuses, das das Sende- und Empfangselement ent­ hält, greift.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Koppelelements besteht darin, daß für eine bidirektionale Übertragung nur zwei Koppelelemente notwendig sind, nämlich am Anfang und am Ende des Lichtwellenleiterkabels. Der Aufwand für die Lei­ tungskonfektionierung ist deshalb im Vergleich zu den bisher bekannten bidirektionalen Lichtwellenleiter-Übertragungs­ strecken halbiert.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist innerhalb des Gehäu­ ses, in das das Sendeelement und Empfangselement eingebaut ist, zusätzlich eine Steuereinheit integriert. Diese elektri­ sche Steuereinheit sorgt bereits für eine Signalverarbeitung bzw. Signalaufbereitung, so daß ein "intelligentes" optisches Koppelelement zur Verfügung steht.

Aus dem das Sendeelement und Empfangselement und vorzugsweise auch die elektrische Steuereinheit enthaltenden Gehäuse ragen Anschlußklemmen, die entweder parallel zur Lichtempfangsrich­ tung bzw. Lichtsenderichtung oder orthogonal hierzu ausge­ richtet sind. Das Gehäuse kann beispielsweise eine zumindest annähernd zylindrische Form aufweisen, bei der die Licht­ austritts- bzw. und Lichtempfangsflächen der Sende- und Emp­ fangselemente entweder auf der vorderen Stirnseite oder auf der Mantelfläche des Gehäuses sitzen.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung verfügt die Koppelelementhülle des Koppelelements über einen vorderen z. B. kastenförmigen, verhältnismäßig starren Teil, von wel­ chem sich zur Kabelaustrittsseite hin ein flexibles Manschet­ tenteil einstückig angeformt wegerstreckt. Die Koppelelement­ hülle kann z. B. aus thermoplastischem Kunststoff gebildet sein.

Das Koppelelement nach der Erfindung wird nachfolgend im Zu­ sammenhang mit Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Ausführungsbeispiel eines Koppelelements nach der Erfindung in Schnittansicht,

Fig. 2 ein Gehäuse mit integriertem Sende- und Empfangs­ element in Seitenansicht,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gehäuses mit integriertem Sende- und Empfangselement,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gehäuses mit integriertem Sende- und Empfangselement und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Koppelelements für Lichtwellenleiterkabel nach der Erfindung in per­ spektivischer Darstellung.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Fig. 1 ist das vordere Koppelelementteil einer Koppelele­ menthülle 10 in Schnittansicht dargestellt. Die Koppelele­ menthülle 10 verfügt über eine erste Aufnahmeöffnung 12, in welcher ein zwei optische Fasern 22, 24 aufweisendes Licht­ wellenleiterkabel 20 sitzt. Die beiden optischen Fasern 22, 24 des Lichtwellenleiterkabels 20 sind von einem Kabelmantel 26 umgeben. Zwischen den beiden optischen Fasern 22, 24 be­ findet sich eine Trennwand 30. Stirnseitig ist das Lichtwel­ lenleiterkabel 20 derart offengelegt, daß die Ankoppelflächen 22a, 24a der optischen Fasern 22, 24 freiliegen, so daß eine Lichtein- bzw. Lichtauskopplung möglich ist.

Das Lichtwellenleiterkabel 20 sitzt mit seinem Kabelmantel 26 noch in einer Griffhülle 33, die ebenfalls in die erste Auf­ nahmeöffnung 12 eingeführt ist. Die Griffhülle 32 weist einen vorderen ersten Abschnitt mit einem Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des sich zur Kabe­ laustrittsseite hin erstreckenden Bereiches. Die Koppelele­ menthülle 10 weist eine hervorspringende Kante 16 auf, so daß sich bei eingesetztem Lichtwellenleiterkabel 20 samt Griff­ hülle 32 in die erste Aufnahmeöffnung 12 eine ringförmige Ausnehmung ergibt, in die ein Dichtring 28 eingesetzt ist.

Die Koppelelementhülle 10 weist eine zweite Aufnahmeöffnung 14 auf, welche sich orthogonal zur ersten Aufnahmeöffnung 12 erstreckt und in welcher ein Gehäuse 40 mit einem inte­ grierten Sendeelement und einem integrierten Empfangselement 46 sitzt. Das Sendeelement 42 kann eine Sendediode und das Empfangselement 46 eine Fotodiode oder ein Fototransistor sein. Das Sendeelement 42 ist so innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet, daß deren Lichtaustrittsfläche 44 direkt gegen­ über der Ankoppelfläche 22a der optischen Faser 22 sitzt. Die Lichtempfangsfläche 48 des Empfangselementes 46 ist direkt gegenüber der Ankoppelfläche 24a der optischen Faser 24 ange­ ordnet. Zusätzlich befindet sich vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 40 eine elektrische Steuereinheit 50, z. B. ein inte­ grierter Schaltkreis, der mit dem Empfangselement 42 und Sen­ deelement 46 in Verbindung steht. Aus dem Gehäuse 40 ragen nach unten Anschlußklemmen 42, die aus der Koppelelementhülle 10 des Koppelelements geführt sind, so daß sie beispielsweise von einer Leiterplatte kontaktierbar sind. Die Anschlußklem­ men 52 können beispielsweise Lötstifte sein. Das Gehäuse 40 und die Anschlußklemmen 52 sind innerhalb der zweiten Aufnah­ meöffnung 14 von einer Vergußmasse 54 umgeben, so daß eine Abdichtung innerhalb der Koppelelementhülle 10 sichergestellt ist.

Mit einer derartigen Ausbildung des Koppelelements ist es in einfacher Weise möglich, eine bidirektionale optische Über­ tragungsstrecke zu realisieren. Das zwei optische Fasern 23, 24 enthaltende Lichtwellenleiterkabel 20 muß lediglich an seinem Anfang und an seinem Ende in eine Koppelelementhülle 10 gesteckt werden, wie diese in Fig. 1 beispielhaft gezeigt ist. Da in der Koppelelementhülle 10 jeweils ein Sende- und Empfangselement integriert ist, ist eine bidirektionale In­ formationsübertragung über die beiden optischen Fasern 23, 24 des Lichtwellenleiterkabels 20 durchführbar.

Fig. 2 zeigt das Gehäuse 40 in Draufsicht auf diejenige Ge­ häuseoberseite, in der die Lichtaustrittsfläche 24 und Licht­ empfangsfläche 28 des Sendeelementes 42 und Empfangselementes 46 sitzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ragen aus der Unterseite des Gehäuses 40 insgesamt fünf Anschlußklemmen 52 hervor.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gehäuses 40, in das ein Sendeelement 42 und ein Empfangselement 46 in­ tegriert ist, gezeigt. Das Gehäuse 40 weist einen annähernd zylindrischen Körper auf, der an seiner unteren Stirnfläche mit einer hervorspringenden ringförmigen Schulter 62 versehen ist. Das gesamte Gehäuse 40 kann beispielsweise aus Kunst­ stoff bestehen. An der dem Betrachter zugewandten Mantelflä­ che, die im vorliegenden Beispiel etwas abgeflacht ist, be­ finden sich jetzt im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 die Lichtaustrittsfläche 44 und Lichtempfangs­ fläche 48 nebeneinander auf etwa halber Höhe des zylindri­ schen Gehäuses 40 angeordnet. Das Gehäuse 40 weist eine sich von der Schulter 62 bis zur oberen Stirnseite erstreckende Nut 60 auf, die zwischen der Lichtaustrittsfläche 44 und Lichtempfangsfläche 48 liegt. In diese Nut 60 kann, wie die Schnittdarstellung von Fig. 3 zeigt, ein Abschattungsteil 18 eingeschoben werden, um eine gegenseitige Beeinflussung des Lichteinfalls und Lichtausfalls des Empfangselementes 46 bzw. Sendeelementes 42 weitgehend zu verhindern. Das Abschattungs­ teil 18 ist beispielsweise als hervorspringender Keil ein­ stückig an eine Wandung der Koppelelementhülle 10 des Koppe­ lelements angeformt.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gehäuses 40 mit integriertem Sendeelement 42 und Empfangselement 46 dargestellt. Das Gehäuse 40 ist wieder mindestens annähernd zylindrisch geformt und verfügt über eine hervorspringende untere Schulter 62. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sitzen die Lichtaustrittsfläche 44 und Lichtempfangs­ fläche 48 jetzt auf der vorderen Stirnseite des Gehäuses 40. Zwischen diesen beiden Lichtaustrittsflächen 44 und Lichtemp­ fangsflächen 48 ist erneut eine Nut 60 eingebracht, in der ein Abschattungsteil 18, wie die Schnittansicht von Fig. 4 zeigt, einschiebbar ist.

Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht eine mögliche Aus­ führungsform des Koppelelements nach der Erfindung. Das Kop­ pelelement weist eine Koppelelementhülle 10 mit einem kasten­ förmigen vorderen Teil 10a auf, von welchem sich ein flexi­ bles Manschettenteil 10b in Richtung Kabelaustrittsseite ein­ stückig wegerstreckt. In dieses Manschettenteil 10b und das kastenförmige Teil 10a ist das Lichtwellenleiterkabel 20, das in seinem Steckbereich von einem Griffteil 80 umgeben ist, eingesteckt. Zur Halterung des Lichtwellenleiterkabels 20 in­ nerhalb der Koppelelementhülle 10 ist eine rastende Verbin­ dung vorgesehen. Diese rastende Verbindung ist im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel durch eine Rastöffnung 10c in dem ka­ stenförmigen Teil 10a der Koppelelementhülle 10 und eine ent­ sprechende Rastnase 80a auf dem Griffteil 80 realisiert.

Das dargestellte Koppelelement ist zur Lötmontage geeignet. Hierfür ragen aus dem kastenförmigen Teil 10a der Koppelele­ menthülle 10 Anschlußklemmen 52 hervor, die orthogonal zur axialen Erstreckung des Lichtwellenleiterkabels 20 ausgerich­ tet sind.

Claims (10)

1. Koppelelement für Lichtwellenleiterkabel mit einer Kop­ pelelementhülle, in welcher ein Lichtwellenleiterkabel in ei­ ner ersten Aufnahmeöffnung und ein optisches Sende- oder Em­ pfangselement in einer zweiten Aufnahmeöffnung sitzt, wobei das Lichtwellenleiterkabel (20) zwei parallel zueinander ver­ laufende optische Fasern (22, 24) aufweist und in der zweiten Aufnahmeöffnung (14) innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses ein optisches Sendeelement (42) und ein optisches Empfangselement (46) derart angeordnet ist, dass deren Lichtaustrittsfläche (44) bzw. Lichtempfangsfläche (48) jeweils mit einer Ankop­ pelfläche (22a, 24a) der optischen Fasern (22, 24) lichtge­ koppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ge­ meinsamen Gehäuse im Bereich zwischen dem optischen Sendeele­ ment (42) und dem optischen Empfangselement (46) eine Nut (60) vorgesehen ist und dass ein Abschattungsteil (18) an der Koppelelementhülle so angeordnet ist, dass es in die Nut (60) des gemeinsamen Gehäuses eingreift und es damit zwischen der Lichtaustrittsfläche (44) des Sendeelementes (42) und der Lichtempfangsfläche (48) des Empfangselementes (46) angeord­ net ist.

2. Koppelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sende­ element (42) und Empfangselement (46) in ihrem gemeinsamen Gehäuse (40) mit in gleiche Richtung weisender Lichtaus­ trittsfläche (44) bzw. Lichtempfangsfläche (48) sitzen.

3. Koppelelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (40) eine elektrische Steuereinheit (50) inte­ griert ist.

4. Koppelelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ge­ häuse (40) Anschlußklemmen (52) in eine Richtung herausge­ führt sind, die parallel zur Lichtempfangs- bzw. Lichtsende­ richtung des Empfangselementes (46) bzw. Sendeelementes (42) verläuft.

5. Koppelelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ge­ häuse (40) Anschlußklemmen (52) in eine Richtung herausge­ führt sind, die orthogonal zur Lichtempfangs- bzw. Lichtsen­ derichtung des Empfangselementes (46) bzw. Sendeelementes (42) verläuft.

6. Koppelelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) eine mindestens annähernd zylindrische Form aufweist und daß die Lichtaustrittsfläche (44) und Lichtempfangsfläche (48) des Sendeelementes (42) und Empfangselementes (46) ent­ weder zusammen auf einer Stirnseite des Gehäuses (40) oder auf der Mantelfläche des Gehäuses (40) angeordnet sind.

7. Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendee­ lement (42) als Fotodiode oder Fototransistor ausgebildet ist.

8. Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ schattungsteil (18) ein plattenförmiges und mit der Koppele­ lementhülle (10) einstückig verbundenes Teil ist, welches zwischen dem Sendeelement (42) und Empfangselement (46) sitzt.

9. Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppe­ lelementhülle (10) einen vorderen Teil (10a) aufweist, von welchem sich zur Kabelaustrittsseite hin ein flexibles Man­ schettenteil (10b) einstückig angeformt wegerstreckt.

10. Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußklemmen (52) Kontaktstifte zur Leiterplattenmontage sind.