DE2453413C2 - Verbindungsvorrichtung für optische Glasfasern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung für optische Glasfasern, bestehend aus einem Gehäuse mit die gegenüberliegenden vorjustierten Enden von zwei Glasfasern aufnehmenden Justiereinrichtungen, mit denen die Glasfaserenden zueinander zentriert werden können.

Es ist bereits eine derartige Verbindungsvorrichtung für optische Glasfasern bekannt, bei dem die Fasern dadurch justiert werden, daß die beiden Glasfaserenden in zwei exzentrisch zueinander liegenden Zylindern exzentrisch befestigt sind. Durch Drehen der Zylinder bewegen sich die beiden Faserenden auf exzentrischen Kreisen. Wenn die Faserenden nahe genug vorjustiert sind, dann schneiden sich diese Kreise, d. h., die Faserkerne lassen sich genau aufeinander justieren bzw. zentrieren. Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, daß bedingt durch die exzentrische Anordnung der Fasern und der Zylinder die Verbindungsvorrichtung verhältnismäßig groß und zudem die Lagerung der Zylinder sehr exakt sein muß. Auf Grund der unmittelbaren Einwirkung der Lageveränderung der Zylinder auf die der Glasfaserenden ist das Einjustieren sehr schwierig und zeitraubend, und zwar insbesondere deshalb, weil hauptsächlich sogenannte Dünnkernfasern für den monomodischen Betrieb, bei denen der Kerndurchmesser in der Größenordnung der Lichtwellenlänge liegt und der Mantel wesentlich dicker ist, z. B. kann der Kerndurchmesser 3 Mikron betragen, und der Mantel kann 40 Mikron dick sein, verwendet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine Verbindungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die einerseits sehr platzsparend hergestellt werden kann und andererseits eine äußerst exakte Justierung mit Justierschritten in der Größenordnung von Bruchteilen des Kerndurchmessers einer Dünnkernfaser ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in den Justiereinrichtungen mindestens das Endstück einer der beiden Glasfasern in einem elastisch verformbaren Körper eingebettet ist und durch äußeren

Druck mittels eines verstellbaren Druckteils auf den Körper relativ zur anderen Faser mit Untersetzung verstellbar bzw. justierbar ist. Die Zentrierung mit Untersetzung bedeutet dabei, daß die großen Verschiebungen des Druckteils nur eine äußerst geringe Verschiebung der Glasfaserenden verursacht. So ist z. B. ein Untersetzungsfaktor von etwa 1:1000 in der Praxis erreichbar.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die beiden Justiereinrichtungen zwei Körper in zwei rechtwinklig im Gehäuse zueinander angeordneten, sich zumindest teilweise überschneidenden Kammern aufweisen, die aus einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul bestehen, wobei im Überschneidungsbereich der Kammern die Glasfasern voriustiert eingebettet sind und die Zentrierung der Glasfaserenderi mit Hilfe einer auf das elastische Material jeder Kammer über eine Kolbenplatte in Richtung jeweils einer der Koordinatenebenen einwirkenden Stellschraube erfolgt. Durch Verstellung der Schraube wird dabei das hochelastische Material zusammengedrückt, wobei die Glasfaser selbst ihre Form nicht ändert, da ihr Ε-Modul sehr hoch ist. Die Faser ändert jedoch ihre Lage in der gleichen Richtung wie die Platte, auf der die Stellschraube einwirkt, im Gegensatz zu dieser aber mit einer Untersetzung. Die Lageänderung der Glasfasu' ist 0, wenn diese sich ganz auf dem Boden einer der beiden Kammern befindet, und zwar bezogen auf jeweils eine der beiden Koordinatenebenen. Die Glasfaser bewegt sich mit der Kolbenplatte, wenn sie diese berührt. Damit ergibt sich der Untersetzungsfaktor aus dem Verhältnis des Abstandes der Glasfaser von den jeweiligen Kammerböden und dem Abstand der Faser von der Kolbenplatte. Aus diesem Grunde wird die Faser möglichst nahe dem jeweiligen Kammerboden angeordnet, um eine große Untersetzung zu erreichen.

Weiterhin kann es erfindungsgemäß von Vorteil sein, wenn die beiden Justiereinrichtungen aus zwei rechtwinklig im Gehäuse zueinander angeordneten, sich zumindest teilweise überschneidenden Kammern bestehen, von denen eine mit einem elastisch verformbaren Körper aus einem Material mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul gefüllt ist, in dem ein Glasfaserende eingebettet ist und die Zentrierung der beiden Glasfaserenden mit Hilfe zweier über Kolbenplatten in jeweils einer der Koordinatenebenen auf das elastische Material wirkenden Stellschrauben erfolgt. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung wird nur ein Faserende in zwei Koordinatenebenen ausgerichtet, während das andere Glasfaserende unbeweglich in einer der Kammern angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie wesentlich kleiner ausgeführt werden kann, als eine Verbindungsvorrichtung mit zwei elastischen Körpern, die zwischen der Kolbenplatte und dem jeweiligen Kammerboden angeordnet sind und die Glasfaserenden aufnehmen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann auch darin bestehen, daß die beiden Justiereinrichtungen aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten, sich zumindest teilweise überschneidenden Kammern bestehen, durch die in Längsrichtung als elastische Körper einseitig befestigte Stäbe verlaufen, deren feste Enden beieinander liegen und jeweils die beiden zueinander vorjustierten Faserenden enthalten und an den freien Stabenden Stellschrauben senkrecht zur Stabachse angreifen. Durch die Einwirkung der Stellschrauben auf die freien Stabenden verbiegen sich die Stäbe entsprechend ihrer jeweiligen Biegelinie, wobei die Auslenkung zum festen Stabende hin immer kleiner wird. Damit ergibt sich bei dieser Ausführungsform das Untersetzungsverhältnis aus dem Abstand der Glasfaser vom festen Stabende zum Abstand der Glasfaser zum freien Stabende. Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn die Fasern möglichst in der Nähe des festen Stabendes angeordnet sind, da sich dann ein großer Untersetzungsfaktor ergibt und zudem die "Verschiebung der Glasfaserenden in den beiden Koordinatenebenen geradlinig ist.

is Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung kann darin bestehen, daß eine der Justiereinrichtungen aus einer Kammer besteht, in der als elastischer Körper rechtwinklig zueinander zwei Metallstäbe angeordnet sind, wobei diese ein festes und ein loses Ende aufweisen und die festen Enden beieinander liegen und an die losen Enden Stellschrauben senkrecht zur Stabachse angreifen und zwischen den Metallstäben die Kammer mit einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul ausgefüllt ist, in dem eine Glasfaser im Winkelbereich der festen Stabenden vorjustiert auf das andere Glasfaserende eingebettet ist. Diese erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht ein besonders feines Justieren der Glasfaserenden aufeinander, da praktisch eine doppelte Untersetzung erreicht werden kann. Auch diese Ausgestaltung ist besonders platzsparend, da lediglich ein Glasfaserende in beiden Koordinatenebenen verstellbar ist, während das andere unverstellbar in der Verbindungsvorrichtung befestigt ist.

Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, wenn die Glasfasern in einer Durchbohrung des Körpers aus dem Material mit dem niedrigen Elastizitätsmodul angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsart werden die beiden Körper aus dem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul gemeinsam eingespannt und durchbohrt und anschließend die Glasfasern in diese eingesetzt, so daß sich dadurch eine vorjustierte Lage der Glasfasern zueinander ergibt und lediglich noch die Feinjustierung mit der erfindungsgemäßen

Vorrichtung erfolgen muß. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn in die Bohrungen nicht die Glasfasern direkt, sondern Kapillarröhrchen, z. B. aus Glas eingesetzt und in diese erst die Fasern angeordnet z. B. eingeklebt werden. Hierdurch werden die Fasern gut gegen mechanische Belastungen geschützt.

Eine besonders einfache Ausgestaltung insbesondere für den Fall, daß lediglich eine Glasfaser justierbar in der Verbindungsvorrichtung angeordnet ist, ist, wenn der die Glasfaser aufnehmende Körper aus dem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul längsgeteilt und die Glasfaser zwischen den beiden Körperhälften angeordnet ist, wobei die Dicke der in Druckrichtung hinter der Glasfaser liegende Körperhälfte klein gegenüber der anderen Körperhälfte ist.

An Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung mit zwei einen elastischen Körper enthaltenden Justiereinrichtungen,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße

Verbindungsvorrichtung mit einer einen elastischen Körper enthaltenden Justiereinrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,

F i g. 5 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung mit zwei jeweils einen elastischen, einseitig festen Stab enthaltenden Justiereinrichtungen,

F i g. 6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung mit einer jeweils zwei elastische, einseitig feste Stäbe und einen elastischen Körper enthaltenden Justiereinrichtung.

Wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, besteht eine Verbindungsvorrichtung aus einem Gehäuse 1, in dem zwei rechtwinklig zueinander angeordnete, sich zumindest teilweise überschneidende Kammern 2, 3 enthalten sind. Diese Kammern enthalten jeweils einen Körper 4 und 5 aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul, beispielsweise Gummi. In die Kammern 2, 3 ragen Verstellschrauben 6, 7 hinein, die auf oberhalb der Körper 5, 4 angeordnete Kolbenplatten 8, 9 einwirken. In dem den Kolbenplatten entgegengesetzten Ende der elastischen Körper 4, 5 ist in jeweils einer Durchgangsbohrung 10 ein Ende einer Glasfaser 11,12 angeordnet, z. B. ein- »5 geklebt. Mit Hilfe der Verstellschraube 6 wird das eine Ende der Faser 11 in ^-Richtung verstellt. Das gegenüberliegende Ende der Glasfaser 12 wird durch die Verstellschraube 7 in Y-Richtung verschoben, so daß in jedem Fall eine genaue Justierung möglich ist. Da die elastischen Körper 4, 5 das Bestreben haben, ihre Abmessungen senkrecht zur Druckrichtung zu vergrößern, die beiden Faserenden aber einen möglichst kleinen Abstand voneinander haben sollen, sich aber nicht berühren dürfen, damit eine Verstellung möglich ist, ist zwischen den beiden elastischen Körpern 4 und 5 eine dünne Metallplatte 13 angeordnet, die am Faserdurchgang eine Bohrung hat, die so groß ist, wie die Gesamtverstellmöglichkeit.

Nach dem vorstehenden Prinzip kann auch eine 4« Verbindungsvorrichtung konstruiert werden (s. die F i g. 3 und 4), die nur einen Körper 14 aus elastischem Material besitzt. Hierbei sitzt in dem einen Vorrichtungsteil das eine Faserende 15 fest, während das in dem Körper 14 eingebettete Faserende 16 durch eine über eine Kolbenplatte 17 auf den Körper 14 einwirkende Schraube 18 in ^-Richtung und durch eine über eine Kolbenplatte 19 auf den Körper 14 wirkende Schraube 20 in y-Richtung verschoben werden kann. 5»

Die in den F i g. 5 und 6 dargestellte Verbindungsvorrichtung besitzt in dem Gehäuse 1 zwei rechtwinklig zueinander angeordnete sich überschneidende Kammern 21, 22, durch die in Längsrichtung einseitig befestigte elastische Stäbe 23, 24 verlaufen, deren feste Enden 25, 26 übereinanderliegen und jeweils die beiden zueinander vorjustierten Faserenden 27 enthalten und an den freien Stabenden Stellschrauben 28, 29 senkrecht zur Stabachse angreifen. Zwischen den freien Stabenden und dem Gehäuse 1 sind um die Stellschrauben 28, 29 herum Federn 30, 31 angebracht, die das Spiel des Schraubengewindes kompensieren. Die Feinjustierung erfolgt dadurch, daß mittels den Schrauben 28, 29 die elastischen Stäbe 23, 24, beispielsweise aus Metall, in Form einer Biegelinie verformt werden, wodurch die in den festen Enden 25, 26 angeordneten Faserenden 27 entweder in A"- oder y-Richtung verschoben werden, und zwar mit einem Untersetzungsverhältnis der Schrauben, das überproportional mit dem reziproken Abstand der Faserenden zu den festen Stabenden hin ansteigt.

Eine weitere Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung zeigt F i g. 6. Diese Verbindungsvorrichtung besteht aus dem Gehäuse 1 in dem eine Kammer mit einem elastischen Körper 33 angeordnet ist, der elastische Körper 33 ist zwischen zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Metallstäben 34, 35 angeordnet, wobei diese ein festes und ein loses Ende aufweisen und die festen Enden beieinanderliegen und an den losen Enden Stellschrauben 36, 37 senkrecht zur Stabachse angreifen. In dem elastischen Körper 33 ist im Winkelbereich der festen Stabenden, das Ende einer Glasfaser 38 eingebettet, während das Ende einer anderen Glasfaser fest in der Verbindungsvorrichtung angeordnet ist. Bei dieser Verbindungsvorrichtung erfolgt die Fein justierung durch Verstellung der Stellschrauben 36, 37, mit deren Hilfe die Stäbe 34, 35 in Form einer Biegelinie verformt werden und deren Auslenkung auf den elastischen Körper 33 einwirkt, so daß eine doppelte Untersetzung der Verstellschrauben 36, 37 erreicht wird, wodurch eine besonders feine Justierung der Glasfasern aufeinander möglich ist.

Die Feinjustierung erfolgt bei allen vorbeschriebenen Verbindungsvorrichtungen grundsätzlich so, daß an der einen zu verkoppelnden Faser Licht eingestrahlt und gemessen wird, wie hoch die Lichtintensität am Ende der anderen Faser ist. Die Justiereinrichtungen werden dann so lange mit Hilfe der Stellschrauben verstellt, bis die Verluste möglichst gering sind. Dazu ist es zweckmäßig, wenn schon vor der Feinjustierung sichergestellt ist, daß Licht von der einen in die andere Faser eingekoppelt ist, da sonst relativ lange die ungefähre Lage der Faserenden ermittelt werden muß. Diese Justierung kann durch ein gemeinsames Durchbohren der elastischen Körper oder der elastischen Stäbe für die Durchgangsbohrungen der Glasfasern erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verbindungsvorrichtung für optische Glasfasern, bestehend aus einem Gehäuse mit die %zgenüberliegenden vorjustierten Enden von zwei Glasfasern aufnehmenden Justiereinrichtungen, mit denen die Glasfaserenden zueinander zentriert werden" können, dadurch gekennzeichnet, daß in den Justiereinrichtungen mindestens das Endstück einer der beiden Glasfasern (11,12,15,16, 27, 38) in einem elastisch verformbaren Körper (4, 5,14, 23, 24, 34, 35) eingebettet ist und durch äußeren Druck mittels eines verstellbaren Druckteils (6, 7, 8, 9,17,18_; 19,20,28,29,36,37) auf den Körper relativ zur anderen Faser mit Untersetzung verstellbar bzw. justierbar ist.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Justier- ao einrichtungen zwei Körper (4,5) in zwei rechtwinklig im Gehäuse (1) zueinander angeordneten, sich zumindest teilweise überschneidenden Kammern (2,3) aufweisen, die aus einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul bestehen, wobei im as Überschneidungsbereich der Kammern (2, 3) die Glasfasern (11,12) vorjustiert eingebettet sind die Zentrierung der Glasfasernenden mit Hilfe einer auf die elastischen Körper (4, 5) jeder Kammer (2,3) über eine Kolbenplatte (8,9) in Riehtung jeweils einer der Koordinatenebenen einwirkenden Stellschraube (6,7) erfolgt.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Justiereinrichtungen aus zwei Kammern bestehen, von denen eine mit einem plastisch verformbaren Körper (14) aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul gefüllt ist, in dem ein Glasfaserende (16) eingebettet ist und die Zentrierung der Glasfaserenden (15,16) mit Hilfe zweier über Kolbenplatten (17, 19) in jeweils einer der Koordinatenebenen auf den elastischen Körper (14) wirkenden Stellschrauben (18,20) erfolgt.

4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Justiereinrichtungen aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten, sich überschneidenden Kammern (21,22) bestehen, durch die in Längsrichtung als elastischer Körper einseitig befestigte elastische Stäbe (23, 24) verlaufen, deren feste Enden (25,26) beieinander liegen und jeweils die beiden einander vorjustienen Faserenden (27) enthalten und an den freien Stabenden Stellschrauben (28,29) senkrecht zur Stabachse angreifen.

5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Justiereinrichtungen aus einer Kammer besteht, in der als elastischer Körper rechtwinklig zueinander zwei elastische Stäbe (34, 35) angeordnet sind, wobei diese ein festes und ein loses Ende aufweisen und die festen Enden beieinander liegen und an den losen Enden Stellschrauben (36,37) senkrecht zur Stabachse angreifen und zwischen den elastischen Stäben (34,35) ein Körper (33) aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul angeordnet ist, indem eine Glasfaser 17X\ im Winkelbereich der festen Stabenden vorjustiert auf das andere fer-te Glasfaserende eingebettet ist.

6. Verbindungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern in einer Durchbohrung der Körper (4,5,14, 33) aus dem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul angeordnet sind.

7. Verbindungsvorrichtung naGh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchbohrung der Körper (4,5,14, 33) jeweils ein Kapillarröhrchen, z. B. aus Glas, eingesetzt ist, worin die Glasfasern angeordnet sind.

8. Verbindungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper aus dem Material mit dem niedrigen Elastizitätsmodul längsgeteilt sind und die Glasfasern zwischen den beiden Körperhälften angeordnet sind, wobei die Dicke der in Druckrichtung hinter den Glasfasern liegenden Körperhäifte klein gegenüber der anderen ist.