DE20311002U1

DE20311002U1 - SMA-kompatibles Sicherheits-Laserverbindungs-System

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Publication number: DE20311002U1
Application number: DE20311002U
Authority: DE
Original assignee: Ceramoptec GmbH
Current assignee: Ceramoptec GmbH
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2013-07-18
Also published as: EP1636621A4; WO2004097988A3; US20040213524A1; US6953288B2; EP1636621A2; WO2004097988A2

Description

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16. Juli 2003
CeramOptec GmbH C100294GBM JLa/bks

SMA-kompatibles Sicherheits-Laserverbindungs-System

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich faseroptischer Glasfaser-Steckerund Buchsen-Verbindungssysteme zur effizienten Einkopplung von Strahlung aus Strahlungsquellen in optische Lichtwellenleiter (z. B. (Glas-) Fasern). Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verbindungssysteme, die den Gebrauch bestimmter Lasersysteme auf bestimmte einzelne optische Fasern beschränken, jedoch trotzdem universal bleiben und kompatibel mit Standard-Verbindungssystemen wie SMA-Steckern (Subminiature Assembly) sind, so dass diese Fasern auch an jede Standard-SMA-Buchse angeschlossen werden können.

Die Fähigkeit sicherer und effizienter Einkopplung optischer Strahlung aus Quellen wie Lasern in optische Lichtwellenleiter (z. B. Glasfasern) ist in denjenigen Bereichen von großer Wichtigkeit, in denen Glasfasern zur Übertragung optischer Strahlung verwendet werden. Unzulängliche Ankopplung kann die Energie der übertragenen Strahlung vermindern und dadurch die Qualität des Systems verringern. Im medizinischen Bereich gibt es z. B. oft spezifische Anforderungen für die notwendige gelieferte Energie, und somit kann eine reduzierte Effizienz der Strahlungseinkopplung in die Glasfasern die Wirksamkeit der Behandlung verringern und somit ihre Kosten steigern. Femer kann die Verwendung ungeeigneter Fasern bei bestimmten Lasern ein bedeutendes Risiko der Beschädigung der Ausrüstung und / oder der Verletzung von Anwendern oder Patienten darstellen, wenn beispielsweise die emittierte Leistungsdichte zu hoch ist. Zusätzlich geht man bei

einem Leistungsverlust im Verbindungssystem das Risiko ein, dass Metalle oder andere Komponenten im Verbindungssystem verdampfen. Ein anderes Beispiel ist die optische Nachrichtentechnik: Ineffiziente Verbindungen führen zu einer erhöhten Dämpfung und reduzieren dadurch die Effizienz des Systems oder erhöhen dessen Kosten, da stärkere Signalquellen oder zusätzliche Verstärker benötigt werden.

Es ist eine Vielzahl von Systemen bekannt, die die Strahlung einer Lichtquelle in einer optischen Faser übertragen. Für eine maximale Kopplungseffizienz muss die Anordnung der Faserendfläche in Bezug zur Strahlungsquelle genau eingehalten werden. Häufig muss zusätzlich die Entfernung der Stirnfläche von der Quelle präzise eingehalten werden. Beispielhaft sind die unten aufgeführten U.S. Patente.

U.S.-Patent Nr. 5,699,466 beschreibt eine Glasfaserverbindung mit den Merkmalen einer zylindrischen Keramikferrule, durch die eine optische Faser konzentrisch eingeführt wird, die an der Stirnfläche der Ferrule endet. Die Ferrule erstreckt sich vom Stecker an über eine vorher festgelegte Länge, so dass nach der Verbindung mit der Laserquelle die Endflächen von Ferrule und Faser einen vorgegebenen Abstand vom optischen Abbildungssystem haben.

U.S.-Patent Nr. 6,517,256 beschreibt einen Glasfaserstecker mit einer Ferrule, die eine Glasfaser enthält, die durch einen Klebstoff an ein die Ferrule unterstützendes Glied fixiert ist. Um die Ferrule herum ist eine Nut geformt, um die Klebekraft zu verstärken und so die Ferrule sicherer an das die Ferrule unterstützende Glied zu fixieren.

U.S.-Patent Nr. 4,944,568 beschreibt ein Verbindungssystem mit multiplen Verbindungen, hauptsächlich für die optische Nachrichtentechnik. Das System besteht aus

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einer Anordnung zur Verbindung einer Vielzahl optischer Geräte an eine Vielzahl von Fasern, wobei jede Faser in einer Ferrule mit einer Nase endet. Getrennte Verbindungsmodule nehmen eine bestimmte Anzahl von Glasfasern und Ferrulen auf; eine Vielzahl von Verbindungsmodulen ist mit einem Gehäuse verbunden, das eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Aufnahme von Ferrulen hat. Jede Ferrule wird in ihrer Aufnahmevorrichtung durch eine vorspringende Nase unterstützt. Die Nase hat ein Endsegment mit reduziertem Durchmesser, das von einer radialen Stufe ausgeht, die durch eine Feder in Kontakt mit der zugehörigen Fläche der Anschlussbuchse gebracht wird. Die Anordnung der Anschlussbuchse besteht aus einer Vielzahl von Öffnungen mit ausreichendem Durchmesser zur Aufnahme des im Durchmesser reduzierten Segments jedes Ferrulen-Nasenteils. Alle oben genannten Verbindungssysteme oder Stecker benutzen eine Ferrule, um eine Glasfaser sicher in einer fixen Position zu halten, zusammen mit Vorrichtungen zur Positionierung und Fixierung der Ferrule. Diese Systeme erfordern die Verwendung eines komplementären Anschlussbuchsenteils, um eine genaue Verbindung herzustellen; jede Quelle muss deshalb an eine einmalige Anschlussbuchse angepasst werden.

Standard-Steckverbindungssysteme wie SMA-Stecker sind für medizinische Laser weit verbreitet. Zusätzlich werden Steckverbindungen des Typs ST, SC, FC und D4 in der Lasertechnik eingesetzt. Es existieren zwei Typen von SMA-Steckern: Der SMA905-Stecker besitzt eine Ferrule mit einem durchgehend gleichen Durchmesser für die Einführung in die entsprechende Anschlussbuchse. Der SMA906-Stecker hat eine Ferrule mit zwei unterschiedlichen Durchmessern. Eine Stufe mit reduziertem Durchmesser ist am Ende der Ferrule eingearbeitet. Es kann eine kleine Kunststoffmanschette über dem Randanschlag der Ferrule zur Anpassung beim Einführen in den Steckeranschluss angebracht werden. Die Figuren la und Ib stellen typische SMA-Stecker dar. Die bezeichneten Abmessungen gelten nur für dieses Beispiel und sind nicht für alle SMA-Stecker anwendbar, obwohl alle SMA-Stecker die gleichen Basiskomponenten verwen-

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den. Wie in Figur la zu sehen ist, besteht der Stecker 101 aus Kabel 103, Knickschutz 105, Überwurfmutter 107 und Ferrule 109. Ferrule 109 besteht aus Edelstahl oder Zirkonoxid und hat in diesem Beispiel einen Durchmesser von 3,25mm. Wie in Figur 1 dargestellt, besitzt die Ferrule 109 nur einen einzigen Durchmesser. Eine optische Faser durchdringt das Kabel 103 und den Knickschutz 105 und endet an der Stirnfläche der Ferrule 109.

Figur Ib zeigt einen typischen SMA906-Stecker. Der Stecker 111 besteht aus Kabel 113, Knickschutz 115, Überwurfmutter 117 und Edelstahlferrule 119. Die Ferrule 119 besteht aus einem Teil 121 mit größerem Durchmesser und einem Teil 123 mit kleinerem Durchmesser. In diesem Beispiel reicht das Teil mit größerem Durchmesser 121 von der Überwurfmutter 117 bis zum Rand 125 und hat einen Durchmesser von 3,05mm. Das kleinere Teil 123, das vom Rand 125 bis zur Stirnfläche der Ferrule 119 reicht, hat in diesem Beispiel einen Durchmesser von 2,15mm. Wie oben läuft die optisehe Faser durch den Stecker 111 und endet an der Stirnfläche der Ferrule 119.

Standard-Verbindungssysteme wie das oben beschriebene SMA-System bieten zahlreiche Vorteile wie Kostenreduzierung und Verbesserung der Effizienz, indem die Notwendigkeit spezifischer komplementärer Laser und Fasern mit speziellen Verbindungssystemen vermieden wird. Oft ist eine Anzahl verschiedener Typen von Glasfasern mit einer einzelnen Strahlungsquelle für unterschiedliche Operationen oder medizinische Behandlungen kompatibel. Da sie leicht austauschbar sind, gibt es keine Notwendigkeit, verschiedene Verbindungen für jeden Faser- oder Lasertyp zu schaffen. Jedoch erfordern manche Lasersysteme mit spezifischen Strahlcharakteristiken (nachstehend als "eingeschränkte" Lasersysteme oder Strahlungsquellen bezeichnet) besondere Faserübertragungssysteme. So sind z. B. einige Hochleistungslaser inkompatibel mit Standardfasern, die für Anwendungen mit geringerer Leistung verwendet werden.

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Zufälliges Verbinden von Fasern mit SMA-Steckern, die für andere Lasersysteme gedacht sind, mit diesen eingeschränkten Lasersystemen, kann ein Sicherheitsrisiko darstellen. Zu solchen Risiken gehören die Beschädigung der Faser und / oder des Verbindungssystems, hohe Leistungsverluste an der Verbindungsschnittstelle und das mögliche Risiko von Verletzungen bei Ärzten und Patienten. Ferner können nicht zusammen passende Fasern und Laser die Behandlungseffizienz beeinflussen. Andererseits können Systeme, die für diese eingeschränkten Laser konzipiert wurden, durchaus einen größeren Nutzen bei anderen Lasern haben, die mit Standard-SMA-Anschlüssen ausgerüstet sind, und würden deshalb von einem standardisierten Verbindungssystem profitieren.

Beispielsweise können einige Lasersysteme, wie Diodenlaser, eine höhere Strahldivergenz haben als &ldquor;normale" Festkörperlaser. Ebenso tendieren hochgradig multimodige Strahlungsquellen dazu, eine höhere Strahldivergenz zu haben. Infolgedessen ist es erforderlich, diese hochdivergenten Lasersysteme an Glasfasern zu koppeln, deren NA ausreicht, um eine effektive Lichtführung zu gewährleisten. Im Gegensatz dazu können Lasersysteme, die eine geringere Strahlungsdivergenz als Diodenlaser haben und für die viele Übertragungssysteme entwickelt wurden, effektiv an Glasfasern mit niedriger NA angekoppelt werden. Dies ist erstrebenswert, da Fasern mit niedriger NA weniger kosten und leichter herzustellen sind.

Es stellt sich nun das Problem, dass Glasfasern mit hoher NA, die speziell für Diodenlaser mit großer Strahldivergenz hergestellt wurden, prinzipiell auch mit herkömmlichen Festkörper-Lasersystemen, die in Krankenhäusern bereits häufig installiert sind, benutzt werden können. Andererseits können herkömmliche Fasersysteme mit niedriger NA, die für diese Festkörperlaser benutzt werden, jedoch zerstört werden oder sogar Schaden verursachen, wenn sie mit Lasern mit höherer NA wie Diodenlasern be-

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nutzt werden. Es ist deshalb höchst wünschenswert, die Kompatibilität zu maximieren und das Schadens- und / oder Unfallrisiko zu minimieren, indem man Laser mit hoher Divergenz benutzt, die mit einem Verbindungssystem ausgerüstet sind, das nur bestimmte Fasern akzeptiert, während das Verbindungssystem die Fähigkeit beibehält, diese Fasern auch mit traditionellen Systemen zu nutzen.

Es gibt Systeme, die bestimmte Laser auf bestimmte Fasern beschränken. Das U.S.Patent Nr. 5,085,492 beschreibt z. B. ein Verbindungssystem, bestehend aus einem mit einer optischen Faser verbundenen Stecker und einer Anschlussbuchse, die mit einer Laserquelle verbunden ist. Das System kann als Standard-SMA-Verbindungssystem konfiguriert werden. Stecker und Anschlussbuchse sind mit elektrischen Kontakten versehen, die es ermöglichen, die eingesetzte Faser eindeutig zu identifizieren. Von den elektrischen Kontakten an Faserstecker und Buchse geht ein eindeutiges elektrisches Signal an einen Sensorschaltkreis, der das Vorhandensein und die spezifischen Eigenschäften der eingesetzten Faser erkennt. Dieses System ist aufgrund der Notwendigkeit eines elektronischen Schaltkreises und aufgrund der Notwendigkeit der Kodierung jeder Faser sehr komplex.

Es besteht also ein Bedarf an Laser-Faser-Verbindungssystemen, die einerseits die Vorteile eines standardisierten Verbindungssystems besitzen und andererseits die Sicherheit erhöhen, indem sie gewährleisten, dass keine inkompatiblen Faser-Laser-Verbindungen zustande kommen können. Die vorliegende Erfindung entspricht dieser Notwendigkeit auf direkte mechanische Art.

Kurz gesagt liefert die vorliegende Erfindung ein sicheres Verbindungssystem für die Einkopplung von Strahlung aus Strahlungsquellen wie Lasern in optische Fasern. Das

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System verhindert die zufällige Verwendung von Standard-Glasfasern mit Strahlungsquellen, die Fasern erfordern, die in der Lage sind, hohe Leistungen oder andere Strahlung mit besonderen Eigenschaften zu übertragen. Da z. B. häufig für die Verwendung mit Hochleistungslasern geeignete Fasern auch für Standardlaser verwendet werden können, erlaubt das System die Austauschbarkeit mit Standard-Verbindungssystemen wie SMA, indem es Verbindungsteile umfasst, die für Standard-Anschlüsse genauso passen wie für die Anschlüsse der vorliegenden Erfindung. So erhält die vorliegende Erfindung die Vorteile eines Standardlaserfaser-Verbindungssystems und erhöht gleichzeitig die Sicherheit solcher Systeme, für die dies notwendig ist.

Die obengenannten und anderen Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich (in denen gleiche Referenznummern in den verschiedenen Zeichnungen die gleichen Elemente bezeichnen).

Fig. la Darstellung eines Standard-SMA905-Steckers.

Fig. Ib Darstellung eines Standard-SMA906-Steckers.

Fig. 2 Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Steckers und

einer Anschlussbuchse.

Fig. 3 Darstellung von Steckern in verschiedenen Ausführungen wie in Beispiel

2 beschrieben.

Fig. 4 Darstellung der Anschlüsse in verschiedenen Ausführungen wie in Bei

spiel 2 beschrieben.

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Die vorliegende Erfindung umfasst die Vorteile eines Standard-Verbindungssystems, während sie gleichzeitig die Sicherheit dieser Systeme erhöht, indem sie ein Verbindungssystem bietet, das es ermöglicht, die Verbindungen gewisser Laser mit spezifischen Strahlungseigenschaften (nachstehend als "eingeschränkte" Laser oder "eingeschränkte" Strahlungsquellen bezeichnet) auf geeignete Fasern einzuschränken, während es gestattet, solche Fasern, die für die Verwendung mit verschiedenen Lasersystemen geeignet sind, leicht an andere Laser anzuschließen.

Ein besonderer Stecker und eine besondere Anschlussbuchse sind so gestaltet, dass Fasern, die mit dem Stecker ausgerüstet sind, in Standard-SMA-Anschlüsse anderer Lasersysteme passen, jedoch Standard-SMA-Stecker nicht in die Anschlussbuchsen der vorliegenden Erfindung passen. Hauptsächlich stellt der Stecker eine Ferrule dar, die durch einen Rand charakterisiert wird, mit einem kleineren Durchmesser zwischen Rand und Ferrulenstirnseite. Entsprechend besitzt die Anschlussbuchse Vorrichtungen, die das Einführen eines Standard-SMA-Steckers verhindern, und zwar in Form einer zylindrischen Öffnung mit zwei unterschiedlichen Durchmessern, korrespondierend zur Ferrule. Dieses System schützt so die Fasern mit einem Standard-SMA-Stecker davor, dass sie versehentlich mit einem eingeschränkten Laser wie z. B. einem Hochleistungslaser verbunden werden, gestattet es jedoch, dass die Fasern mit den Steckern der vorliegenden Erfindung mit anderen Lasern mit Standard-SMA-Anschlüssen verbunden werden können. Dies ist wichtig, da diese eingeschränkten Fasern eine umfangreichere Nutzung haben können mit anderen Lasern, die mit Standard-SMA-Anschlüssen ausgestattet sind.

Für die Zwecke dieser Offenlegung bezieht sich "proximal" auf den Teil der Anschlussbuchsenöffnung, die der Laserquelle am nächsten liegt, und auf die kleinste Abmessung der Steckerferrule. "Distal" bezieht sich auf den Teil der Anschluss-

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buchsenöffnung, der am weitesten von der Laserquelle entfernt liegt, und auf die größte Abmessung der Steckerferrule. "Standard-SMA" bezieht sich auf die Stecker der Serien SMA905 und SMA906. Der Ferrulendurchmesser eines "Standard-SMA"-Verbindungssystems kann variieren; deshalb ist die Bezeichnung nicht auf spezifische Dimensionen beschränkt. Es ist so zu verstehen, dass alle beschriebenen Ausführungsbeispiele geändert werden können, um die Dimensionen der betreffenden SMA-Arten wiederzugeben.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Ferrule im Durchmesser an einer bestimmten Länge zwischen der Stirnfläche der Ferrule und einem Punkt entlang der Längsachse der Ferrule reduziert. So besteht die Ferrule aus einem kleineren Durchmesser im Proximalteil und einem größeren Durchmesser im Distalteil. Diese beiden Durchmesser sind bedeutend, da sie es der Faser ermöglichen, sowohl in Standardanschlüsse als auch in Anschlüsse der vorliegenden Erfindung präzise eingesetzt zu werden. Da erstens der Durchmesser des Proximalteils kleiner als der Durchmesser der Öffnung einer Standard-SMA-Anschlussbuchse ist, passt der Stecker in jede SMA-Anschlussbuchse. Weil zweitens der Durchmesser des Distalteils gleich dem Standard-Durchmesser einer SMA-Steckerferrule ist, gewährleistet dieser Teil die einwandfreie Anpassung an jeden Standard-SMA-Stecker ebenso wie an die Anschlüsse der vorliegenden Erfindung.

Die Anschlussbuchse der vorliegenden Erfindung stellt ein unterscheidungsfähiges Teil dar, das in seiner Größe dafür ausreicht, dass die Anschlussbuchse einen Stecker der vorliegenden Erfindung aufnimmt, jedoch klein genug ist, um die Einführung einer Standard-SMA-Steckerferrule zu verhindern. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Anschlussbuchse eine zylindrische Öffnung mit zwei verschiedenen Durchmessern. Der Durchmesser des Distalteils der Öffnung ist gleich dem

größeren Durchmesser einer jeden Standard-SMA-Anschlussbuchsenöffnung. Der Durchmesser des Proximalteils der Öffnung entspricht innerhalb einer vorgegebenen Toleranz dem Durchmesser des Proximal-Ferrulenteils und ist somit kleiner als jeder Durchmesser einer Standard-SMA-Ferrule. Das Proximalteil der Öffnung bildet den unterscheidungsfähigen Teil der Anschlussbuchse. Wenn das Verbindungssystem gestaltet wird, um mit Standard-SMA905-Steckern benutzt zu werden, muss das unterscheidungsfähige Teil einen kleineren Durchmesser als den Durchmesser der SMA905-Ferrule haben. Wenn das Verbindungssystem gestaltet wird, um mit Standard-SMA906-Steckern benutzt zu werden, muss das unterscheidungsfähige Teil einen kleineren Durchmesser als das kleinere Teil des SMA906-Ferrulendurchmessers haben. Somit passt der Standard-SMA-Stecker physisch nicht in die Öffnung; eine Verbindung ist unmöglich. Die Stecker der vorliegenden Erfindung sind jedoch so gestaltet, dass sie leicht in diese Anschlussbuchsen passen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel müssen das proximale Ferrulenteil und das unterscheidungsfähige Teil der korrespondierenden Anschlussbuchsenöffnung nicht kreisförmig sein. Andere Querschnittsformen wie eine Ellipse, eine Oval, ein Polygon einschließlich eines Rechtecks und eines Hexagons oder alle anderen nicht-kreisförmigen Formen können ebenfalls nützlich sein. Wenn zum Beispiel ein quadratisch geformtes Proximalteil verwendet wird, so bleibt dies wirksam, solange die Diagonale kleiner als der Durchmesser einer Standard-SMA-Ferrule ist. Nicht-kreisförmige Formen können ebenfalls nützlich sein, um die Stecker weiter als nur auf SMA-Stecker einzuschränken, indem sie die Erstellung von Anschlüssen gestatten, die nicht nur Standard-SMA-Stecker unterscheiden können, sondern auch andere eingeschränkte Laser, die mit spezifischen Variationen des Verbindungssystems der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind. Eine Situation, in der dieses Ausführungsbeispiel nützlich ist, wird in Beispiel 2 beschrieben.

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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das unterscheidungsfähige Teil der Anschlussbuchsenöffnung nicht-zylindrisch. Zum Beispiel kann das unterscheidungsfähige Teil über die Länge der Öffnung konisch zulaufen, so dass der Durchmesser des unterscheidungsfähigen Teils im Rahmen einer gewissen Toleranz gleich dem Durchmesser des Proximalteils der Steckerferrule an einem bestimmten Punkt entlang der Öffnung ist. Das unterscheidungsfähige Teil nimmt z. B. im Durchmesser zu, wenn sich das Teil dem Proximalende der Öffnung nähert. Dieses Ausführungsbeispiel dient dazu, die Einführung eines Standard-SMA-Steckers und anderer unzulässiger Stecker zu verhindern, während das Distalteil der Öffnung als einzige Vorrichtung für die Anpassung der Ferrule beibehalten wird.

Wenn ein Anwender versucht, eine Faser mit Standard-SMA-Stecker mit einem eingeschränkten Laser mit einer Anschlussbuchse der vorliegenden Erfindung zu verbinden, so passt diese nicht; es wird keine Verbindung hergestellt. Dieses System bietet somit dem Anwender ein einfaches und schnelles Signal, dass er eine falsche Faser hat, und bietet zusätzlichen Schutz, durch Ausschluss des Risikos, dass versehentlich eine Standardfaser mit einem Hochleistungs- oder Nicht-Standardlaser verbunden wird.

Da Hochleistungslaser große Wärmemengen erzeugen können, ist es wichtig, dass diese Wärme nicht an der Verbindungsstelle entsteht, um Schäden an dem Laser, der Faser oder dem Verbindungssystem zu vermeiden. Es hat sich herausgestellt, dass durch die geringfügige Reduzierung des Durchmessers des Proximalteils der Steckerferrule auf einer kleinen Länge die Anforderungen für die Wärmeabfuhr an der Verbindungsstelle erfüllt werden. Gleichzeitig reichen die kleinen Änderungen gegenüber Standardsteckern dafür aus, dass die neue Verbindungsanschlussbuchse keine Standard-SMA-Stecker aufnehmen kann.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Anschlussbuchse eine zylindrische Öffnung mit einem Durchmesser, der gleich dem Durchmesser der Öffnung einer Standard-SMA-Anschlussbuchse ist; die Öffnung enthält Vorrichtungen, die das Einführen eines Standard-SMA-Steckers verhindern, während sie die Einführung und einwandfreie Positionierung von Steckern der vorliegenden Erfindung gestatten. Diese präventiven Vorrichtungen können ein zylindrischer Rand oder eine Einfassung mit einem Innendurchmesser sein, der mit dem Durchmesser des Proximalteils des Steckers der vorliegenden Erfindung übereinstimmt. Dieser Rand kann als schmales Proximalöffnungsteil wie oben beschrieben hergestellt werden oder kann aus einem eingesetzten Ring bestehen, der an einem Punkt auf der Längsachse der Anschlussbuchsenöffnung entsprechend der Länge des Distalteils der Ferrule eingefügt wird. Alternativ können die restriktiven Vorrichtungen aus einem oder mehreren Zapfen bestehen, die sich von der Seite der Öffnung zum Zentrum der Öffnung hin erstrecken.

Die Länge des herausragenden Teils des Zapfens sollte mit einer vorgegebenen Toleranz gleich der Differenz zwischen dem Durchmesser des Proximalteils und des Distalteils der Ferrule sein. Dieses Ausführungsbeispiel dient ebenso wie das oben angeführte Ausführungsbeispiel mit zwei unterschiedlichen Durchmessern der zylindrischen Öffnung dazu, zu verhindern, dass der größere Durchmesser eines Standard-SMA-Steckers in die Anschlussbuchse eingeführt wird.

Zu den Strahlungsquellen, die besonders von der vorliegenden Erfindung profitieren würden, gehören -jedoch nicht darauf beschränkt - Hochleistungslaser. Einige Laser erfordern z. B. größere Durchmesser der Fasern, so dass bei Benutzung einer Standardfaser von unzureichender Größe ein größerer Leistungsverlust an der Verbindungsstelle auftritt und außerdem die Möglichkeit einer höheren Leistungsdichte besteht, was zu einer Gefährdung von Anwender und / oder Patient führen kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. Der Stecker 201 besteht aus einer geränderten Hülse 203, die die optische Faser 205 enthält, und einem Absatz 207. Die Faser 205 erstreckt sich durch die Ferrule 209, die eine dem Durchmesser der Faser 205 angepasste Bohrung hat. Die Ferrule 209 entspricht in ihrer Gesamtlänge der Länge der Ferrule eines Standard-SMA-Steckers. Das distale Ferrulenteil 211 hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser einer Standard-SMA905-Steckerferrule oder dem größeren Durchmesser einer Standard-SMA906-Steckerferrule gleich ist. Das distale Ende der Ferrule 211 gestattet dem Stecker 201, präzise in eine Standard-SMA-Anschlussbuchse eingesetzt zu werden, und dient auch dazu, dass ein Laser mit Standard-SMA-Anschlussbuchse den Stecker 201 aufnehmen kann. Das proximale Ferrulenteil 213 hat einen geringeren Durchmesser als das distale Ferrulenteil 211 und formt den umlaufenden Rand 214 mit einer Fläche, die senkrecht zur Achse der Ferrule 209 steht. Der Durchmesser des proximal en Ferrulenteils 213 ist vorzugsweise um 0,04 mm bis 0,10 mm geringer als der Durchmesser der proximal en Anschlussbuchsenöffnung 225 und hat außerdem einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser einer Standard-SMA905-Steckerferrule oder als der kleinere Durchmesser einer Standard-SMA906-Steckerferrule.

Die Anschlussbuchse 215, die mit einer Laserquelle verbunden ist, besteht aus einem zylindrischen Teil mit Außengewinde 217, der Anschlussbuchsenöffnung 219 und dem optischen Abbildungssystem 221. Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nicht eingeschränkt auf die Verwendung der mit Gewinde versehenen Kopplungssysteme, wie man sie in den meisten Standard-SMA-Steckern findet. Die Stecker der vorliegenden Erfindung können andere Kopplungsvorrichtungen verwenden. Die Länge der Öffnung 219 ist gleich der Länge einer Standard-SMA-Anschlussbuchsenöffnung. Das distale Öffnungsteil 223 ist zylindrisch und hat einen

Durchmesser gleich dem Durchmesser einer Standard-SMA905-Anschlussbuchsenöffnung oder gleich dem größeren Durchmesser einer Standard-SMA906-Anschlussbuchsenöffnung. Das proximale Öffnungsteil 225, das das unterscheidungsfähige Teil darstellt, hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser einer Standard-SMA905-Steckerferrule oder als der kleine Durchmesser einer Standard-SMA906-Steckerferrule und hat vorzugsweise einen um 0,04 bis 0,10mm größeren Durchmesser als der Durchmesser des proximalen Ferrulenteils 213.

Da der Durchmesser des proximalen Öffnungsteils 225 kleiner als jeder Durchmesser sowohl der SMA905-Ferrule als auch der SMA906-Ferrule ist, erlaubt die Anschlussbuchse 215 keine Verbindung mit einem Standard-SMA-Stecker jeglichen Typs. Weil andererseits das proximale Ferrulenteil 213 kleiner ist als jeder Durchmesser sowohl des SMA905- als auch des SMA906-Steckers, kann der Stecker 201 mit jeder SMA-Anschlussbuchse verwendet werden. Für diesen Fall bietet das distale Ferrulenteil 211 die Vorrichtungen für den einwandfreien Anschluss an eine Laserquelle mit Standard-SMA-Anschlussbuchse oder einer Anschlussbuchse der vorliegenden Erfindung.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bietet die vorliegende Erfindung weitere Unterschiede und Sicherheiten, indem sie zahlreiche Variationsmöglichkeiten der Ferrule 209 bietet, die für unterschiedliche Fasergrößen spezifisch sind. Zum Beispiel ist es in vielen Fällen wünschenswert, den Durchmesser einer optischen Faser, deren Anwendung mit einer bestimmten Laserquelle gestattet ist, auf eine gewisse Größe einzuschränken. Insbesondere bei medizinischen Anwendungen könnte der Patient verletzt werden, wenn eine angeschlossene Faser zu klein und die emittierte Leistung bzw. Leistungsdichte zu groß ist. In diesem Ausführungsbeispiel haben alle Ferrulen 209 ein Distalteil 211, das kompatibel mit Standard-SMA-Anschlüssen ist. Der Durchmesser

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des proximalen Ferrulenteils hängt vom Durchmesser der verwendeten Faser ab. Der Durchmesser des proximalen Öffnungsteils 225 hängt jedoch von dem Durchmesser der zu verwendenden Faser ab. Der Durchmesser des proximalen Öffnungsteils 225 hat eine inverse Beziehung zum Durchmesser der in einer gegebenen Ferrule verwendeten Faser. Folglich haben Buchsen und Stecker für größere Fasern kleinere proximale Öffnungs- und Ferrulenteile; Buchsen und Stecker für kleinere Fasern haben größere proximale Öffnungs- und Ferrulenteile. Auf diese Weise können Stecker für kleinere Fasern nicht in Anschlüsse passen, die für die Verbindung mit größeren Fasern bestimmt sind; jedoch passen größere Fasern in jede Anschlussbuchse. Auf diese Art wird gewährleistet, dass Fasern von unzureichender Größe nicht mit ungeeigneten Strahlungsquellen verbunden werden können.

Weil nur ein Teil der Ferrule im Durchmesser reduziert ist, akzeptieren Standard-SMA-Anschlüsse den neuen Stecker, und das größere Durchmesserteil sorgt für die einwandfreie Verbindung. Folglich sind die dem Stecker der vorliegenden Erfindung beigefügten Fasern kompatibel sowohl mit eingeschränkten Lasern mit Anschlüssen der vorliegenden Erfindung als auch mit Lasern mit Standard-SMA-Anschlüssen. Umgekehrt können Fasern, die über Standard-SMA-Stecker verfügen, mit Standardlasern verbunden werden, aber es wird verhindert, dass sie mit eingeschränkten Lasern verbunden werden, die Anschlussbuchsen der vorliegenden Erfindung haben.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter verdeutlicht, ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.

Beispiel 1:

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Folgende Abmessungen stellen ein spezifisches Beispiel eines Verbindungssystems dar, das der vorliegenden Erfindung entspricht. Die folgenden Abmessungen der Komponenten von Steckern und Anschlussbuchsen entsprechen der Darstellung in Figur 2:

5	Ferrule, Distalteil (211)	Durchmesser (mm)	Toleranz (mm)
	Ferrule, Proximalteil (213)	3,175	-0; -0,02
	Öffnung, Distalteil (223)	2,000	-0,02; -0,05
	Öffnung, Proximalteil (225)	3,175	+0; +0,02
		2,000	+0,02; +0,05
10
	Ferrule, Proximalteil (213)	Länge (mm)
	Ferrule, Gesamtlänge	2,5
	Öffnung, Proximalteil (225) ca.	9,86	±0,015
		2,0
15

Beispiel 2:

Verschiedene SteckerVAnschlussbuchsen-Systeme, die der vorliegenden Erfindung entsprechen, können konstruiert werden, um zusätzlich zu den Standard-SMA-Steckern andere Stecker einzuschränken. Als Beispiel werden drei Laser beschrieben, die Systeme erfordern, die eine Verbindung mit Standard-SMA-Steckern verhindern. Laser 1, 2, und 3 sollten mit drei getrennten Übertragungssystemen ausgerüstet sein, da die Übertragungssysteme für die Verwendung mit all diesen Lasern nicht völlig kompatibel

sind. Laser 1, 2 und 3 sind jeweils mit den Anschlüssen 401, 402 und 403 ausgerüstet. Laser 1 soll nur die Steckerferrule 301 akzeptieren, Laser 2 soll die Ferrulen 301 und 302 akzeptieren, jedoch nicht 303, und Laser 3 soll nur die Ferrule 303 akzeptieren. Die Steckerferrulen, die diese Anforderungen erfüllen, werden in Figur 3 dargestellt; ihre entsprechenden Anschlüsse sind in Figur 4 gezeigt. In Figur 3 hat die Ferrule 301 ein reduziertes Proximalteil mit dem Durchmesser d, die Ferrule 302 hat ein Proximalteil mit dem Durchmesser D, und die Ferrule 303 hat ein quadratisch geformtes Proximalteil mit einer Stimflächenhöhe der Länge y und einer Stirnflächendiagonale der Länge x. In Figur 4 hat die Anschlussbuchse 401, die mit dem Laser 1 verbunden ist, ein proximales Öffnungsteil mit dem Durchmesser d (+ Toleranz). Die Anschlussbuchse 402, die mit Laser 2 verbunden ist, hat ein proximales Öffnungsteil mit Durchmesser D (+ Toleranz). Die Anschlussbuchse 403, die mit Laser 3 verbunden ist, hat eine quadratisch geformte Proximalöffnung mit der Höhe y und der Diagonale &khgr; (+ Toleranzen). Der Durchmesser D ist größer als der Durchmesser d, so dass die Steckerferrule 301 in beide Anschlüsse 401 und 402 passt. Andererseits passt die Steckerferrule 302 nur in die Anschlussbuchse 402 und nicht in die Anschlussbuchse 401. Die Diagonallänge &khgr; des Proximalteils der Steckerferrule 303 ist sowohl größer als Durchmesser D als auch größer als Durchmesser d. Dies gewährleistet, dass die Ferrule 303 weder in die Anschlussbuchse 401 oder noch in die Buchse 402 passt. Die Höhe y des Proximalteils der Steckerferrule 303 ist kleiner als der Durchmesser d der Ferrule 302, damit die Verbindung der Steckerferrulen 301 und 302 mit der Anschlussbuchse 403 verhindert wird. Folglich kann mit der Gestaltung dieser Proximalteile die gewünschte Einschränkung erfolgen. Weil zusätzlich Durchmesser d, Durchmesser D und Länge &khgr; alle kleiner als der Durchmesser der Standard-SMA-Anschlussbuchse sind, passen alle oben genannten Stecker einwandfrei in Standard-SMA-Anschlüsse, während alle oben genannten Anschlüsse die Verbindung mit Standard-SMA-Steckern verhindern.

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Nach der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen versteht man, dass die Erfindung nicht auf die genauen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran von geeigneten Personen vorgenommen werden können, ohne dass von Ziel und Geist der Erfindung, wie in den angefügten Anforderungen definiert, abgewichen wird.

Claims

1. Sicherheits-Laserverbindungssystem bestehend aus Stecker und Anschlussbuchse für die Einkopplung der Strahlung aus einer Strahlquelle in eine optische Faser, wobei:
sowohl der Stecker als auch die Anschlussbuchse ein proximales und ein distales Ende besitzen, wobei proximal bedeutet, dass es der Strahlungsquelle am nächsten liegt, wenn der Stecker in die Anschlussbuchse eingeführt ist, und wobei distal bedeutet, dass es am entferntesten von der Strahlungsquelle liegt, wenn der Stecker in die Anschlussbuchse eingeführt ist;
der Stecker an die besagte optische Faser angeschlossen ist und über Vorrichtungen zur Verbindung mit der Anschlussbuchse sowie über eine Ferrule, die die optische Faser enthält, verfügt, und wobei die Ferrule so geformt ist, dass die Ferrule sowohl in die Anschlussbuchse als auch in Standard-SMA-Anschlüsse passt; und
die Anschlussbuchse an eine Strahlungsquelle angeschlossen ist und Vorrichtungen für die Verbindung mit dem Stecker besitzt sowie Vorrichtungen, um das Einführen eines Standard-SMA-Steckers zu verhindern, wobei es diese Schutzvorrichtung dem Stecker gestattet, in die Anschlussbuchse einwandfrei eingeführt zu werden, jedoch verhindert, dass Standard-SMA-Stecker in die Anschlussbuchse eingeführt werden können.

2. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ferrule ein Zylinder ist, bestehend aus:
einem distalen Ferrulenteil, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser eines Standard-SMA-Steckers ist; und
einem proximalen Ferrulenteil von vorgegebener Länge mit einer Querschnittsform, deren größte Abmessung kleiner als besagter Durchmesser des distalen Ferrulenteils ist, wobei der Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Achse des Zylinders liegt;
wobei ein Rand an dem vorbestimmten Punkt auf der Längsachse der Ferrule ausgebildet ist.

3. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 2, wobei die Querschnittsform des proximalen Ferrulenteils kreisförmig ist und die größte Dimension der Durchmesser der Form ist.

4. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 2, wobei die Querschnittsform des proximalen Ferrulenteils nicht kreisförmig ist.

5. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 4, wobei die Querschnittsform aus der Gruppe, bestehend aus Ellipse, Oval und Polygon, gewählt wird.

6. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 2, wobei die Anschlussbuchse eine Öffnung enthält, deren Form es gestattet, die Stecker in die Anschlussbuchse einzuführen sowie die Ferrule und die optische Faser hinsichtlich der Strahlungsquelle einwandfrei zu positionieren.

7. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 6, wobei die Öffnung eine zylindrische Öffnung ist, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der Öffnung einer Standard-SMA-Anschlussbuchse ist.

8. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 7, wobei die Schutzvorrichtung die Öffnung auf eine Größe reduziert, die für einen Durchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des proximalen Ferrulenteils geeignet ist.

9. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 8, wobei die Schutzvorrichtung der reduzierte Durchmesser des Proximalteils der Öffnung ist.

10. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 8, wobei die Schutzvorrichtung aus einer Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus einem Ring oder zumindest einem Zapfen, der sich radial von einer Seite der Öffnung zur Mitte der Öffnung hin erstreckt.

11. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 2, wobei der Durchmesser eines Standard-SMA-Steckers aus einer Gruppe gewählt wird, bestehend aus:
dem Durchmesser einer Ferrule eines SMA905-Steckers; und
dem größeren Durchmesser einer Ferrule eines SMA906-Steckers.

12. Sicherheits-Laserverbindungssystem nach Anspruch 1, wobei die Schutzvorrichtung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Ring und zumindest einem Zapfen besteht, der aus einer inneren Oberfläche der Anschlussbuchse herausragt.

13. SMA-kompatibler Stecker mit einer Länge gleich der Länge eines Standard- SMA-Steckers, bestehend aus einer Ferrule, die sowohl in eine Standard-SMA- Anschlussbuchse als auch in eine Anschlussbuchse gemäß Anspruch 1 passt.

14. Medizinisches Laserübertragungssystem, das einen Stecker gemäß Anspruch 2 und mindestens eine optische Faser beinhaltet, die in dem Stecker endet.

15. Satz Anschlussbuchsen und SMA-kompatibler Stecker, wobei eine vorbestimmte Kompatibilität zwischen den Steckern mit in geeigneter Art und Weise konfigurierten Enden und den Anschlussbuchsen, die entsprechend konfigurierte Ränder haben, besteht, wobei eine Querschnittsdimension der Ränder kleiner ist als jeder Durchmesser einer SMA-Steckerferrule und wobei die Ränder die Akzeptanz der Stecker regeln, insbesondere welcher Stecker an welche der Anschlussbuchsen angeschlossen werden kann.

16. Satz gemäß Anspruch 15, wobei die Form der Ränder aus der Gruppe, bestehend aus kreisrund, elliptisch, oval und polygonal, gewählt wird, wobei polygonale Formen auch rechteckige Formen einschließen.