DE19840439A1 - Steckvorrichtung für einen Lichtwellenleiter und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Steckvorrichtung und dessen Herstellverfahren sehen einen an der Steckvorrichtung vorstehenden Ringwulst vor. An diesem Ringwulst kann eine überschüssige Schmelze eines sogenannten Hotplate-Nagelkopfes abgestreift werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckvorrichtung für einen Licht­ wellenleiter und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Lichtwellenleiter haben in jüngster Zeit eine bedeutende Ver­ breitung gefunden, insbesondere im digital arbeitenden Kommu­ nikationsbereich, da hiermit eine erhöhte Datenübertragungs­ rate erreichbar ist.

Bei der Ankoppelung von elektro-optischen Sendern, wie Leucht- oder Laserdioden, und/oder elektro-optischen Empfän­ gern, wie Photodioden oder Phototransistoren, an Lichtwellen­ leiter, die von lichtleitenden Fasern gebildet werden, oder bei der Verbindung von getrennt geführten lichtleitenden Fa­ sern miteinander, ergibt sich stets die Notwendigkeit eines störungsfreien Übergangs des Lichtsignals um Übertragungsfeh­ ler beziehungsweise große Übergangsverluste zu vermeiden.

Dies bedeutet, daß die endseitigen Stirnflächen der lichtlei­ tenden Fasern äußerst glatt sein müssen, was im allgemeinen durch Bearbeitung mit entsprechender hoher optischer Güte er­ reicht wird, so daß die Endflächen möglichst plan an den be­ treffenden Ankopplungsflächen der elektro-optischen Bauteile anliegen.

Vorzugsweise sind für diese Ankopplung besondere Verbindungs­ stücke, insbesondere Steckverbinder, vorgesehen, welche end­ seitig an die betreffenden Lichtwellenleiter dauerhaft, das heißt unlösbar, angesetzt sind und an deren Ende der Licht­ wellenleiter in einer glatten, planen Fläche endet. Hierbei ist der Lichtwellenleiter in dem Verbindungsstück geführt und in geeigneter Weise mit dem Verbindungsstück verbunden, indem dieses den Lichtwellenleiter radial umgreift, so daß dieser axial fixiert ist.

Zur Erzielung einer möglichst glatte Stirnfläche sind mehrere Verfahren bekannt. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, den Lichtwellenleiter exakt abzutrennen, wie es aus dem deut­ schen Gebrauchsmuster DE 297 09 602 U1 sowie aus dem US- Patent Nr. 4 643 520 bekannt geworden ist. Allerdings ist häufig die Oberflächengüte einer auf diese Weise erzeugten Stirnfläche unzureichend, so daß entweder eine Nachbehandlung erforderlich ist oder aber gleich ein anderes Verfahren zur Anwendung kommt.

Hierbei wird der Lichtwellenleiter zunächst abgelängt und seine Stirnfläche am Endes des in dem Verbindungsstück gefaß­ ten Lichtwellenleiters einer besonderen abrasiven Behandlung unterzogen, um die erforderliche Planheit zu erzielen. Dies kann insbesondere mittels Polieren erreicht werden.

Dafür geeignete Poliermaschinen sind aus der US-PS 5 349 784, aus der US-PS 5 601 474 und aus der US-PS 4 464 817 bekannt geworden. Die darin beschriebenen Maschinen und Verfahrens­ hinweise lassen erkennen, daß diese Verfahrensweise sehr auf­ wendig ist.

Eine weitere häufig zur Anwendung kommende Verfahrensweise beruht auf der Zufuhr von Wärme, um das Ende des Lichtwellen­ leiter anzuschmelzen. Diese Methode, die einen Schmelz- und Abkühlprozeß umfaßt und nur für aus Polymerfasern gebildete Lichtwellenleiter in Betracht kommt, wird als Hot-Plating be­ zeichnet. Hierbei ergibt sich das Problem, daß bei dem Licht­ wellenleiter die Ummantelung am freien Ende auf kurzer Länge mit großer Präzision entfernt werden muß, so sich am Ende ei­ ne möglichst glatte Oberfläche ausbilden kann.

Aufgrund der einzuhaltenden engen Toleranzen erhöht sich die Fehlerrate beträchtlich, was wiederum zu einer Erhöhung der Stückkosten führt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung eine Steckvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist und hierbei eine zuverlässige Ankopplung des Lichtwellen­ leiters im Steckbereich gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen behandelt.

Dementsprechend ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß an der steckseitigen Stirnfläche des Steckergehäuses eine die zentrale Durchgangsöffnung koaxial umfassende Ausnehmung ein­ geformt wird, daß der Lichtwellenleiter in die Durchgangsboh­ rung soweit eingeführt wird, daß er am steckseitigen Ende des Steckergehäuses übersteht, daß das überstehende Ende unter Wärmezufuhr derart verformt wird, daß der Lichtwellenleiter bündig mit der steckseitigen Stirnfläche des Steckergehäuses abschließt und das überschüssige Material des Lichtwellenlei­ ters als mit dem Lichtwellenleiter verbundener Ringwulst von der koaxialen Ausnehmung aufgenommen wird.

Hierbei hat, wie auch bei allen bekannten Ausführungen, die zur Ankopplung des Lichtwellenleiters dienende Hotplate-Zone die Form eines Nagelkopfes. Um die Verarbeitung zu erleich­ tern, wird erfindungsgemäß nun in der Stirnfläche des opti­ schen Steckverbinders ein Ausgleichsvolumen geschaffen, wel­ ches die nicht benötigte Schmelze des Hotplate-Nagelkopfes aufnehmen kann. Der eigentliche Nagelkopf ist dabei sehr klein und hat stets die gleiche Geometrie, während sich das genannte Überschuß-Volumen jeweils unterschiedlich groß aus­ bildet.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung beruht darauf, daß die Vereinfachung der Verarbeitung mit relativ einfachen Mitteln erzielt werden kann. Darüber hinaus kann als weiterer Vorteil, eine vergrößerte Auszugssicherheit des Lichtleiters aus dem Steckverbinder angeführt werden, das heißt, daß der erfindungsgemäß bearbeitete Lichtwellenleiter nicht so ein­ fach und nur mit erheblichem Krafteinsatz aus dem Steckver­ binder entfernt werden kann.

Die aus einer geringeren freien Propagation resultierende Dämpfungserhöhung fällt gegenüber dem Standard-Nagelkopf mi­ nimal aus, so daß die geringen Herstellkosten insbesondere aufgrund der guten Automatisierbarkeit mögliche Nachteile deutlich überwiegen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die zur Durchgangsöffnung koaxiale Ausnehmung dadurch geschaffen werden, daß die Durchgangsöffnung an der Stirnseite konisch erweitert wird.

Eine alternative Lösung sieht für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung vor, daß die Durchgangsöffnung an der Stirnfläche im Durchmesser tellerartig oder aber scheibenförmig erweitert wird.

Statt dessen kann für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung aber auch vorgesehen sein, daß die Durchgangsöffnung an der Stirnfläche im Durchmesser muldenartig erweitert wird.

Unabhängig von der konkreten Form der koaxialen Ausnehmung kann die erweiterte Durchgangsöffnung zusätzlich mit einer Hinterschneidung versehen sein, um so den Lichtwellenleiter axial zu fixieren und so eine Ausziehsperre für den Lichtwel­ lenleiter zu bilden.

Eine nach dem eingangs beschrieben Verfahren hergestellte Steckvorrichtung für einen Lichtwellenleiter besitzt ein Steckergehäuse, das eine zentrale Durchgangsöffnung für den Lichtwellenleiter aufweist, der an der steckseitigen Stirn­ fläche des Gehäuses mit dieser bündig abschließt.

Diese Steckvorrichtung weist, wie zuvor bereits eingehend er­ läutert, unter anderem den Nachteil einer recht aufwendigen Fertigung auf, da sowohl die Aufheiz- und Abkühlbedingungen ebenso wie die geometrischen Bedingungen genauestens einge­ halten werden müssen.

Bei Zugrundelegung der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrensweise zeichnet sich eine danach gefertigte Steck­ vorrichtung insbesondere dadurch aus, daß die steckseitige Stirnseite des Steckergehäuses eine die Durchgangsöffnung um­ fassende ringförmige Ausnehmung aufweist, welche als Aus­ gleichsvolumen für den Lichtwellenleiter dient.

Hierbei ist das Ausgleichsvolumen vorteilhafterweise so defi­ niert, das heißt insbesondere berechnet, daß Toleranzen von mehreren Zehntelmillimetern, zum Beispiel 1/10 mm bis zu 8/10 mm, in bezug auf einen Kabelüberstand vor dem Hotplating- Vorgang ausgeglichen werden.

Mit anderen Worten, das Volumen der die Durchgangsöffnung um­ fassenden ringförmigen Ausnehmung ist groß genug, um das beim Anschmelzen des Lichtwellenleiters, dem sogenannten Hotpla­ ting-Vorgang, entstehende Überschußmaterial aufzunehmen, ohne die hiermit bezweckte Funktion zu beeinträchtigen, so daß die störungsfreie Ankopplung der steckseitigen Stirnseite des Ka­ bels stets voll gewährleistet ist.

Dabei kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die zur Durchgangsöffnung koaxiale Ausnehmung durch eine stirn­ seitige konische Erweiterung gebildet sein.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Durchgangs­ öffnung aber auch von einer koaxialen Ringmulde eingefaßt sein.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckvor­ richtung besteht darin, daß die zur Durchgangsöffnung koaxia­ le Ausnehmung an der Stirnfläche im Durchmesser tellerartig oder scheibenförmig erweitert ist, wobei die Erweiterung ge­ gebenenfalls mit wenigstens einer Stufe versehen ist.

Entsprechend einer Weiterbildung der zuvor erläuterten Alter­ nativen kann ferner vorgesehen sein, daß die durch die koa­ xiale Ausnehmung erweiterte Durchgangsöffnung zusätzlich mit einer Hinterschneidung versehen ist, welche den Lichtwellen­ leiter axial fixiert und so als Ausziehsperre für den Licht­ wellenleiter dient.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Steckvorrichtung kann der an der steckseitigen Stirnseite des Steckergehäuses befindliche Steckkopf als erhabener, gegebenenfalls scharf­ kantiger Ringsteg ausgebildet sein, der das beim Hotplate- Vorgang entstehende Überschußvolumen ähnlich einem Locheisen bei Anlage an eine Gegenfläche abtrennt.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse­ rungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sollen die Erfindung, vor­ teilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung in Schrägan­ sicht mit einem Gehäuse mit einem zylindrischen Steckkopf;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß einer ersten Alternative;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß Fig. 2 mit einem eingesetzten Lichtwellenleiter;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß Fig. 2 mit einem eingesetzten und verformten Lichtwellenlei­ ter;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß einer zweiten Alternative;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß einer dritten Alternative;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß einer vierten Alternative;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch den Steckkopf gemäß einer fünften Alternative;

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Steckvorrichtung 10 in Schrägansicht mit einem Gehäuse 12 mit einem zylindrischen Steckkopf 14, der eine zentrale Frontöffnung 16 besitzt, wel­ che einen hier nicht gezeigten Lichtwellenleiter aufnehmen kann, der plan mit der Stirnfläche 18 des Steckkopfes 14 ab­ schließt, damit bei Verbindung mit einem hier nicht darge­ stellten Gegenstück eine Ankopplung stattfindet.

In Fig. 2 ist der Steckkopf 14 mit der Frontöffnung 16 der Steckvorrichtung 10 im Längsschnitt dargestellt, wobei eine die Frontöffnung 16 konzentrisch umgebende Ausnehmung als Ausgleichsvolumen für den Schmelzüberschuß des beim Hot- Plating angeschmolzenen Lichtwellenleiters dient. Diese Aus­ nehmung hat die Form einer konkaven, nagelkopfförmigen Erwei­ terung der zentralen Öffnung, in welcher das aus dem Hot- Plating-Vorgang resultierende Überschußmaterial eines vorge­ sehenen, stirnseitig durch die Steckvorrichtung 10 hindurch­ tretenden, hier nicht dargestellten Lichtwellenleiters aufge­ nommen wird.

In Fig. 3 ist der gleiche Steckkopf 14 mit einem eingeführten Lichtwellenleiter 20 vor dessen Anschmelzen im Längsschnitt dargestellt. Um das nagelkopfförmige Ausgleichsvolumen auszu­ füllen, steht der Lichtwellenleiter 20 etwas über die vordere Stirnfläche des Steckkopfes 14 über.

Fig 4 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 3 ebenfalls im Längs­ schnitt nach dem Anschmelzen des Lichtwellenleiters 20, wobei hierdurch die gesamte Frontöffnung 16 mit dem Schmelzenüber­ schuß des Lichtwellenleiters 20 ausgefüllt ist.

Fig. 5 zeigt eine erste Variante zu der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsform, welche das der Erfindung zugrunde­ liegende Prinzip anschaulich verdeutlicht. Bei dieser Varian­ te, welche eine zweite Ausführungsform darstellt, weist der Steckkopf 22 eine Frontöffnung 24 auf, welche mit einem um­ laufenden Hinterschnitt 26 am äußeren Rand der Frontöffnung 24 versehen ist.

Demgemäß hat das Ausgleichsvolumen die Form einer konkaven, nagelkopfförmigen Erweiterung des Hohlraums, durch welchen der Lichtwellenleiter stirnseitig durch den Steckverbinder 10 hindurchtritt, welches zusätzlich an dem Außenradius durch den Hinterschnitt gegen das Ausbrechen gesichert ist.

Dieser Hinterschnitt 26 verhindert, daß der darin befindliche angeschmolzene Lichtwellenleiter 20 sich axial bewegt, indem einerseits der Steckkopf 22 und andererseits der Hinter­ schnitt 26 eine axiale Begrenzung bilden.

In Fig. 6 ist eine weitere Variante gezeigt, welche eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung 10 darstellt. Bei dieser Variante, die ebenfalls einen Stec­ kerkopf 28 mit einer Frontöffnung 30 besitzt, hat das Aus­ gleichsvolumen die Form einer konzentrischen Ringmulde 32 an der Stirnfläche.

Diese Variante bietet sich an, wenn ungünstige Verarbeitungs­ verhältnisse vorliegen, bei welchen nicht sicher vorhersehbar ist, wieviel Überstand des Lichtwellenleiters 20 erforderlich ist, um eine ausreichende Ankopplung sicherzustellen und den­ noch das angeschmolzene Volumen des Lichtwellenleiters 20 aufzunehmen.

In Fig. 7 ist eine vierte Ausführungsform eines Steckkopfes 34 der erfindungsgemäßen Steckvorrichtung 10 im Längsschnitt gezeigt, welche ebenfalls eine konzentrische Ringmulde 36 aufweist.

Im Unterschied zu der in Fig. 6 gezeigten Ringmulde 32 ist bei der in Fig. 7 dargestellten Ringmulde 36 an der Stirnflä­ che, zusätzlich an dem Außenradius ein Hinterschnitt 38 vor­ gesehen, mittels welchem der Lichtwellenleiter 20 gegen Aus­ brechen axial gesichert ist.

Eine fünfte Ausführungsform eines Steckkopfes 40 der erfin­ dungsgemäßen Steckvorrichtung 10 ist in Fig. 8 im Längs­ schnitt gezeigt, welche ebenfalls eine konzentrische Ringmul­ de 42 aufweist. Bei dieser Variante ist zwar auch ein Hinter­ schnitt 44 vorgesehen, um den Lichtwellenleiter 20 axial zu sichern, doch ist hierbei der Hinterschnitt an dem Innenradi­ us angeordnet.

Die Ankopplungsfläche des Lichtwellenleiters 20 wird bei al­ len zuvor beschriebenen Ausführungsformen durch dessen end­ seitiges Anschmelzen erzeugt, so daß die Stirnfläche des be­ treffenden Steckkopfes 14, 22, 28, 34, 40 und des Lichtwel­ lenleiters 20 bündig miteinander abschließen.

Claims (16)

1. Verfahren zum Herstellen einer Steckvorrichtung (10) für einen Lichtwellenleiter (20), der in einem Steckergehäuse (12) endseitig gehalten ist, welches der Lichtwellenleiter (20) in einer Durchgangsöffnung zentral durchgreift und an der steckseitigen Stirnfläche (18) des Steckergehäuses (12) mit dieser bündig abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß am steckseitigen Ende des Steckergehäuses (12) ein Steckkopf (14, 22, 28, 34, 40) angeordnet ist, daß an der steckseitigen Stirnfläche (18) des Steckkopfes (14, 22, 28, 34, 40) eine die zentrale Durchgangsöffnung koaxial umfassende Ausnehmung (16, 24, 32, 36, 42) eingeformt wird, daß der Lichtwellenlei­ ter (20) in die Durchgangsbohrung soweit eingeführt wird, daß er am steckseitigen Ende des Steckkopfes (14, 22, 28, 34, 40) übersteht, daß das überstehende Ende unter Wärmezufuhr derart verformt wird, daß der Lichtwellenleiter bündig mit der steckseitigen Stirnfläche des Steckkopfes (14, 22, 28, 34, 40) abschließt und daß das überschüssige Material des Licht­ wellenleiters als mit dem Lichtwellenleiter verbundener Ring­ wulst von der koaxialen Ausnehmung (16, 24, 32, 36, 42) auf­ genommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung (16) die Durchgangsöffnung stirnseitig konisch erweitert wird

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung die Durchgangsöffnung an der Stirnfläche im Durchmesser nagelkopfartig erweitert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung die Durchgangsöffnung an der Stirnfläche im Durchmesser scheibenförmig erweitert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung (32, 36, 42) die Durch­ gangsöffnung an der Stirnfläche im Durchmesser ringmuldenar­ tig erweitert wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaffung der koaxialen Ausnehmung (24, 36, 42) die erweiter­ te Durchgangsöffnung zusätzlich mit einer Hinterschneidung (26, 38, 44) versehen wird, welche den Lichtwellenleiter (20) axial fixiert.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die an der Durchgangsöffnung im Gehäuse erzeugte koaxiale Ausnehmung (24, 36, 42) eine Ausziehsperre für den Lichtwellenleiter (20) gebildet wird.

8. Steckvorrichtung (10) für einen Lichtwellenleiter mit ei­ nem Steckergehäuse, das eine zentrale Durchgangsöffnung für den Lichtwellenleiter (20) aufweist, der an der steckseitigen Stirnfläche (18) des Gehäuses (12) mit dieser bündig ab­ schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die steckseitige Stirnseite des Steckergehäuses (12) von ei­ nem Steckkopf (14, 22, 28, 34, 40) gebildet ist, der eine die Durchgangsöffnung umfassende ringförmige Ausnehmung (16, 24, 32, 36, 42) aufweist, welche als Ausgleichsvolumen für den Lichtwellenleiter (20) dient.

9. Steckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus­ gleichsvolumen so definiert ist, daß Toleranzen von 1/10 mm bis zu 8/10 mm in bezug auf einen Kabelüberstand vor dem Hot­ plate-Vorgang ausgleichbar sind, und daß die steckseitige Stirnseite des Kabels stets voll funktionsfähig ist.

10. Steckvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der an der steckseitigen Stirnseite des Steckergehäuses (12) befindliche Steckkopf als erhabener Ringsteg gebildet ist und daß beim Hotplate-Vorgang entstehendes Überschußvolumen an dem Ring­ steg abgetrennt wird.

11. Steckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchgangsöffnung koaxiale Ausnehmung (16) stirnseitig ko­ nisch erweitert ist.

12. Steckvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchgangsöffnung koaxiale Ausnehmung (16) an der Stirnfläche (18) im Durchmesser nagelkopfartig erweitert ist.

13. Steckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchgangsöffnung koaxiale Ausnehmung (24) an der Stirnfläche (18) im Durchmesser schüsselartig erweitert ist.

14. Steckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchgangsöffnung koaxiale Ausnehmung an der Stirnfläche im Durchmesser ringmuldenartig erweitert ist.

15. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die koaxiale Ausnehmung (24, 36, 42) erweiterte Durchgangsöffnung zusätzlich mit einer Hinterschneidung (26, 38, 44) versehen ist, welche den Lichtwellenleiter (20) axial fixiert.

16. Steckvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Durchgangsöffnung im Gehäuse (12) erzeugte koaxiale Ausneh­ mung (16, 24, 32, 36, 42) als Ausziehsperre für den Lichtwel­ lenleiter (20) dient.