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Verfahren zum Verbinden von in einem Strang zusammengefaßter Liohtleitfasern
mit einem anderen, gleichartigen Strang sowie Koppelelement zur Durchführung des
Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von in einem
Strang zusammengefaßter Lichtleitfasern mit einem anderen gleichartigen Strang sowie
auf ein Koppelelement zur Durchführung des Verfahrens.
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Lichtleitfasern werden bekanntlich zum Übertragen von Lichtsignalen
verwendet. Besonders schwierig ist es, Lichtleitfaserbündel derart miteinander zu
verbinden, daß an den Verbindungsstellen der einzelnen Fasern des Lichtleitfaserstrsnges
Lichtverluste vermieden werden. Es ist bekannt, die einzelnen Licbtleitfasern an
ihren zu verbindenden Enden freizulegen und diese sodann mittels eines Koppelelementes
zu verbinden. Zur Minderung eines Verlustes an Lichtenergie an der Verbindungsstelle
enthält das Koppelelement eine klebende Imersionsflüssigkeit. Das Freilegen der
einzelnen Lichtleitfasern ist aufwendig und zeitraubend; der Kerndurchmesser der
Lichtleitfasern einschließlich ibres einen geringeren Brechungsindes aufweisenden
Mantels liegt im Größenbereich von etwa 100/um. Das summarische Zusammenfügen z.B.
von zwei gleichartigen Lichtleitfasersträngen ohne vorheriges Freilegen der einzelnen
Lichtleitfasern bereitet Schwierigkeiten, denn ein genaues Ausrichten der Lichtleitfasern
zueinander an den Stoßflächen der zu verbindenden Lichtleitfaserstränge ist kaum
möglich, auch besteht die Gefahr, daß die Stirnenden der Lichtleitfasern beschädigt
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden
von zwei gleichartigen Lichtleitfasern aufweisenden Strängen zu schaffen, wobei
die Verbindung der einzelnen Lichtleitfasern
summarisch und die
Dämpfungsverluste der durch die einzelnen Lichtleitfasern geführten Lichtsignale
an der Verbindungsstelle möglichst gering sein sollen. Dies geschieht gemäß dem-erfinderischen
Verfahren dadurch, daß man die beiden Stränge unter Zwischenschaltung einer mit
Lichtdurchtritts-Öffnungen versehenen Folie zusammenklebt, wobei man vor dem Zusammenfügen
der beiden Stränge die Lichtdurchtrittsöffnungen mit einem Imersionskleber durch
Tauchen der Folie in die Imersionsflüssigkeit ausfüllt.
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Diese Folie wird auf die Verbindungsfläche des ersten der beiden zu
verbindenden Leiterstränge aufgelegt, derart, daß die Lichtdurchtrittsöffnungen
den Lichtleitfasern gegenüberliegen.
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Hierzu ist es empfehlenswert, beim Auflegen der Folie die Lichtleitfasern
mit Licht zu beaufschlagen, so daß die Stirnenden der Lichtleitfasern aufleuchten.
Dadurch wird das Ausrichten der Folie wesentlich erleichtert. Beim Tauchen der Lichtdurchtrittsöffnungen
in die Imersionsflüssigkeit füllen sich die Öffnungen durch die Kapillarwirkung
der im Durcbmesser kleinen Offnungen mit der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit steht
im Bereich der Folie konvex über die Öffnungen. I)ies hat den Vorteil, daß beim
Auflegen der Folie die Unebenheiten in der Schnittfläche des Leiterstranges durch
die klebende Imersionsflüssigkeit ausgefüllt werden. Nach dem Kleben der Folie auf
den ersten der beiden zu verbindenden Leiterstränge wird der zweite Leiterstrang
in entsprechender Weise auf die Folie aufgelegt, wobei man nunmehr am Ende des zweiten
Lichtleiterstranges die Ausrichtung dieses Stranges gegenüber dem ersteren Strang
beobachtet.
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Die Imersionsflüssigkeit wird derart gewählt, daß ihr optisches Verhalten
möglichst nahe der Lichtleitfaser gelegen ist. ffber die so miteinander verbundenen
Stränge wird eine Tülle gestreift, welche eine Zug- oder Biegebelastung im Bereich
der Verbindungsstelle der Stränge ausschließt.
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Als Xoppelelement verwendet man vorteilhaft eine Metallfolie, deren
Stärke nicht mehr als 0,2 mm betragen soll, wobei man die Lichtdurchtrittsöffnungen
durch Ätzen der Folie herstellt.
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Wie an sich bekannt, geschieht das Ätzen auf fotochemischem Wege.
Zum Belichten der Fotoschicht der Folie verwendet man als Maske z.3. einen der beiden
zu verbindenden Leiterstr4nge bzw. einen identisch gleichen Lichtleiterstrang. Bei
im Querschnitt rechteckförmigen Lichtleitersträngen ist das Einfügen der Folie relativ
einfach; indessen bereitet es bei im Querschnitt kreisförmigen Lichtleitersträngen
einige Schwierigkeiten, die Folie so auf den. Verbindungsquerschnitt aufzulegen,
daß die Bohrungen der Stirnfläche der Lichtleitfasern genau gegenüberliegen.3ei
derartigen Lichtleitersträngen liegen die Lichtleiter nicht immer hinreichend genau
teilungsgleich im Leiterstrang. Die Folie muß daher so lange um ihre Flächennormale
gedreht werden, bis Deckungsgleichheit vorliegt. Zur Behebung dieses Nachteiles
wird vorgeschlagen, den Lichtleiterstrang mit einer über den Umfang und in Achsrichtung
des Leiterstranges verlaufenden Kerbe oder Farbmarke zu versehen. Diese Kerbe ermöglicht
sodann das deckungsgleiche Einlegen des Koppelelementes. Außerdem besitzt diese
Kerbe oder Marke den Vorteil, die einzelnen Lichtleitfasern des Leiterstranges hinsichtlich
ihrer funktionellen Zuordnung zu kennzeichnen, wie dies bei elektrischen Mehrfach-Steckbuchsen
durch den Steckerwulst oder bei Leitersträngen, sei es durch Farbgebung der Isolation,
Beschriftung od. dgl. bekannt ist.
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Anhand der Zeichnungen ist das erfinderische Verfahren näher erläutert
sowie ein zur Ausübung des Verfahrens dienendes Eoppelelement gezeigt.
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Figur 1-zeigt das Ende eines ersten Beitersrranges 1, der mit einem
zweiten identisch gleichen Lichtleiterstrang 2 zu verbinden ist, derart, daß die
Stirnenden 3 der Lichtleitfasern 4 des Leiterstranges 1 mit jenen des Leiterstranges
2 fluchten. Hierbei soll die Verbindung derart erfolgen, daß an der Koppelstelle
der einzelnen Lichtleitfasern die Ubertragungsverluste des Lichtes möglichst gering
sind. Hierzu bedient man sich einer Koppelfolie 5, die Lichtdurchtrittsöffnungen
6 aufweist und vorteilhaft aus einer Metallfolie mit einer Stärke von z.B. 0,2 mm
oder weniger besteht. Diese Lichtdurchtrittsöffnungen besitzen einen nahezu um das
doppelte größere Querschnittsfläche als der Querschnitt
der Lichtleitfasern
3 beträgt. Die geometrische Anordnung der Lichtdurchtrittsöffnungen 6 in der Folie
5 ist hierbei derart getroffen, daß sie der geometrischen Teilung der Lichtleitfasern
3 im Faserstrang entspricht. Die Abmessung der Folien entspricht dabei der Querschnittsfläche
der zu verbindenden gleichartigen Leiterstränge.
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Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, taucht man zunächst
die Folie 5 in eine einen Kleber enthaltende Imersionsflüssigkeit. Dabei füllen
sich durch Kapillarwirkung die Lichtdurchtrittsöffnungen 6 der Folie 5 mit Imersionsflüssigkeit
7. Bedingt dadurch, daß die Folie 5 sehr dünn ist, liegt im Bereich der Lichtdurchtrittsöffnungen
die klebende Imersionsflüssigkeit dick auf den Seitenflächen 8, 8' der Folie 5 auf.
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Wie weiter aus Figur 3 zu ersehen ist, drückt sich diese Imersionsflüssigkeit
beim Zusammenpressen des ersten Lichtleitfaserstranges 1 und des zweiten Lichtleiterstranges
2 gegen die Folie 5 sowohl in die Unebenheiten 9' der Verbindungsflächen 9 wie auch
gegen die Stirnenden 3 der Lichtleitfasern. Bedingt dadurch, daß die Folie 5 eine
Metallfolie ist, werden beim AndrUcken der Lichtleiterstränge gegen die klebenden
Flächen die Lichtdurchtrittsöffnungen nicht verformt bzw. eingeschnürt. Vorteilhaft
verfährt man beim Kleben derart, daß man die Folien 5 zunächst auf die Verbindungsfläche
9 des Lichtleiterstranges 1 auflegt, wobei man über die Lichtleitfasern 3 Licht
führt. Die mit einer Imersionsflüssigkeit gefüllten Lichtdurchtrittsöffnungen erscheinen
sodann bei richtiger Lage der Folie 5 hell leuchtend. Nunmehr wird der Lichtleitfaserstrang
2 gegen die Folie 5 lose aufgelegt und derart ausgerichtet, daß am Ende dieses Lichtleitfaserstranges
die Lichtführung über Lichtleitfasern 4 zu beobachten ist. Durch hinreichend hohen
Druck werden nunmehr die beiden Lidhtleitfaserstränge 1 und 2 miteinander klebend
verbunden.
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Die Verwendung einer Metallfolie ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend
notwendig. Es besteht auch die Möglichkeit, z.B. mittels
einer Schneidvorrichtung
- z.B. eines Mikrotoms - von der Querschnittsfläche eines Leiterstranges eine Folie
zu schneiden, wobei man die die Lichtleiter aufnehmenden Bohrungen, z.B. mittels
eines Laserstrahles geringfügig aufweitet und diese so vorbehandelte Folie nunmehr
als Koppelelement benutzt, Indessen besitzt dieses Verfahren den Nachteil, daß beim
Schneiden des Lichtleiterstranges die Lichtleiter beschädigt werden und ausbrechen.
Es ist daher erforderlich, die Stoßfläche des Lichtleitfaserstranges durch nachfolgendes
Schleifen abzurichten.
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Wie weiter aus Figur 4 hervorgeht, benutzt man vorteilhafterweise
zum Herstellen der Koppelfolie 5 einen Teil 11 des zu verbindenden Leiterstranges
als Maske zum Belichten der - hier nicht dargestellten - fotoempfindlichen Schicht
der Folie 5 mittels einer die Maske haltenden Belichtungsvorrichtung 10.
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Die Folie wird im Abstand a von der Stirnfläche 12 des Lichtleitfaserstranges
so angeordnet, daß die Querschnittsfläche der Lichtdurchtrittsöffnung 6 etwa der
doppelten Querschnittsfläche der Lichtleitfaser 4 beträgt.
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Bei hochgenauer Herstellung des Bichtleitfaserstranges ist es auch
möglich, für diesen Strang Koppelfolien 5 in Vorrat zu halten. Hierbei ist indessen
zu beachten, daß die Abweichungen in der Teilung der Lichtleitfasern 4 in jedem
Falle kleiner sein müssen als der Unterschied im Durchmesser der Löcher 6 gegenüber
den Lichtleitfasern. Es ist fernerhin vprteilhaft, insbesondere bei im Querschnitt
kreisförmigen Lichtleitersträngen - wie in Figur 4 dargestellt - den Leiterstrang
mit einer feinen Nut 13 zu versehen. Dadurch wird ein lagerichtiges Positionieren
der ebenfalls mit einer Marke 14 versehenen Koppelfolie 5 auf die Stoßflächen der
zu verbindenden Lichtleitfaserstränge erleichtert.
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Figur 5 zeigt eins Koppelfolie 5 mit profilierten Verbindungsflächen
15, 15'. Eine derartige Folie ist bevorzugt dann anzuwenden, wenn die einzelnen
Lichtleitfasern im Strang nahe beieinander liegen. Es ist nicht auszuschließen,
daß an den Verbindungsstellen
der Stränge mit der Folie über die
Rlebeschicht eine gegenseitige Beeinflussung der Lichtsignale in den Lichtleitern
erfolgt; der Imersionskleber soll ja ein guter Lichtleiter sein. Beim Kleben, d.h.
beim Aufdrucken der Folie auf die Verbindungsfläche des Lichtleiterstranges, drücken
sich die Stege 16 der Profilierung in das Material des Stranges und bewirken so
eine "Lichtisolierung" der zu verbindenden Lichtleiter des Stranges. Das Muster
der Profiliarung der Koppelfolie kann beliebig sein; das Einbringe!z der Profilierung
erfolgt in an sich bekannter Art durch Ätzen der Folienverbindungsflächen nach dem
Einbringen der-Lichtdurchtrittsöffnungen 6. Vorteilhaft soll die Rauhtiefe der Profilierung
etwa 50, höchstens jedoch 100/um betragen. Die durch die Stege 16 gebildeten Zellen
17 ermöglichen auch eine gute Verteilung des Klebers auf seiner Verbindungsfläche.
Soll die Folie mit einer Profilierung der vorgenannten Art versehen werden, so ist
sie entsprechend dicker zu wählen, z.B 300/um.
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8 Patentansprüche 5 Figuren