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"Mehrfach-Steckverbindung für ,ichtleitfasern" Die Erfindung bezieht
sich auf eine Mehrfach-Steckverbindung für Lichtleitfasern mit Tragkörpern zur Befestigung
der zu koppelnden Lichtleitfaserendstücke und Mitteln zur gegenseitigen Ausrichtung
der Tragkörper.
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Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften werden Lichtleitfasern
als SSertragcgsmedium in sehr breitbandigen optischen Nachrichtenübertragungssystemen
verwendet. An vorbesti=baren Stellen sollte eine derartige t'bertragungsstrecke
leicht auftrennbar sein, um beispielsweise Abzweigungen einrichten zu können. An
den Trennstellen sind Xoppelvorrichtungen zur Verbindung der Faserendstücke vorzusehen.
In diesen Koppelvorrichtungen müssen die Stirnflächen der zu koppelnden Faserendstücke
mit
großer Präzision auf einer gemeinsamen optischen Achse ausgerichtet werden, um Kopplungsverluste
möglichst gering zu halten.
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Eine Kopplungsvorrichtung, die überdies eine genaue Justierung der
Lichtleitfasern ermöglicht, ist aus der DT-PS 2 159 327 beks,nt. Bei dieser Kopplungsvorrichtung
werden die Endstücke der I,ichtleitfasern in einem festen Abstand um räumlich gegeneinander
versetzte Achsen , deren Abstand innerhalb durch von bestimmten Randbedingungen
festgelegten Grenzen liegt, drehbar angeordnet. Diese Kopplungsvorrichtung ist Jedoch
relai;iv kompliziert aufgebaut und teuer in der Herstellung.
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Darülerhinaus wird die mit dieser Xopplungsvorrichtung derreichbare
große Justiergenauigkeit in der Praxis häufig gar nicht benötigt. Weiterhin ermöglicht
diese bekannte Eopp'lungsvorrichtung lediglich eine Verbindung von zwei Lichtleitfasern,entsprechend
einer einkanaligen Ubertragungsstrecke.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengänstig
herstellbare Mehrfach-Steckverbindung für eine vielkanalige Lichtleitfaser-Nachrichtenübersragungsstrecke
anzugeben, bei der die Stirnflächen der einzelnen untereinander zu koppelnden Lichtleitfasern
zur Verringerung von Kopplungsverlusten dicht aneinanderliegend mit hoher Präzision
auf einer gemeinsamen optischen Achse ausgerichtet sind.
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Bei einer Steckverbindung der eingangs näher bezeichneten Art wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtleitfaserendstücke in
prismatischen Nuten der Tragkörper angeordnet sind,von denen mindestens eine einen
größeren
Querschnitt aufweist als die übrigen Nuten, und daß ein Führungsstift vorgesehen
ist, der in die Nut mit dem größeren Querschnitt eingreift.
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nit dieser Steckverbindung ist eine lösbare Verbindung zwischen einer
Vielzahl von Lichtleitfasern möglich, die trotz ihrer einfachen, eine kostengünstige
Massenfertigung ermöglichenden Konstruktion allen Anforderungen insbesondere auch
bezüglich einer möglichst geringen Kopplungsdämpfung gerecht wird.
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In den prismatischen Nuten der Tragkörper, die mit hoher Genauigkeit
wesentlich einfacher als Bohrungen herstellbar sind, lassen sich die zu koppelnden
Endstücke der Lichtleitfasern exakt befestigen. Ein in die Führungsnut mit dem größten
Querschnitt eingreifender Führungsstift stellt sicher, daß die Steckverbindung nur
in einer bestimmten Weise zusammenfügbar ist.
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Insbesondere bei sogenannten tIonomode-Lichtleitfasern, die aus einem
tEntelbereich und einem Kernbereich mit einem der Lichtwellenlänge entsprechenden
Durchmesser bestehen, ergeben sich hohe Anforderungen hinsichtlich der Ausrichtung
der zu koppelnden Faserenden auf einer gemeinsamen optischen Achse, weil bereits
geringfügige seitliche Versetzungen oder Verkantungen der Fasern zu nicht mehr tolorierbaren
Koppelverlusten führen. Zweckmäßig werden daher die Nuten in den Tragkörpern an
einem Werkstück gemeinsam hergestellt, bevor dieses in zwei einzelne Tragkörper
durchtrennt wird.
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Nach Zusammenfügen der Steckverbindung soll die optimale Ausrichtung
der Stirnflächen der Fasern auch unter widrigen Umgebungsbedingungen längere Zei
störungsfrei aufrechterhalten werden. Besonders zweckmäßig ist es daher, die die
Faserendstücke aufnehmenden Tragkörper aus einem Material mit möglichst geringen
Ausdehnungskoeffizienten herzustellen. Als besonders geeignet hat sich ein keramischer
Werkstoff erwiesen.
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Die die Endstücke der zu koppelnden Lichtleitfasern aufnehmenden Tragkörper
werden in Steckergehäuseteilen angeordnet, die in einen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zum Herstellen einer geschlossenen Verbindung zwischen den Lichtleitfasern
veispielsweise durch eine Schraubterbindung mittels einer Überwurfmutter lösbar
miteinander verbunden werden können. Um die Kopolung zwischen den einzelnen Lichtleitfasern
bei geschlossener Verbindung nicht zu beeinträchtigen, dürfen die Tragkörper innerhalb
der Steckergehäuseteile möglichst kein Spiel aufweisen.
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dies Auf einfache Weise wird/durch Lagerung der Tragkörper auf der
Mantelfläche von kreiszylinderförmig ausgebildeten Lagerstäben erreicht, die in
einem der beiden Steckergehäuseteile der Steckverbindung fest angeordnet sind. Ein
in die den größten Querschnitt aufweisende Führungsnut eingreifender Führungsstift,
der einerseits für die exakte Ausrichtung der Tragkörper und somit der auf ihnen
befestigten Lichtleitfaser-Endstücke sorgt, drückt gleichzeitig die Tragkörper fest
auf die Unterlage, so daß sich die gewünschte spielfreie Lagerung ergibt. Diese
Lagerungsart ermöglicht eine billige Massenfertigung, insbesondere der Steckergehäuseteile.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung, die
Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt, näher erläutert.
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Dabei zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch eine !tehrfach-Steckverbindung
nach der Erfindung mit zylinderförmigen Tragteilen Figur 2 eine Aufsicht auf eine
Stirnfläche eines der zylindrischen Koppelteile der Mehrfach-Steckverbindung Figur
3 eine Vorderansicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit im wesentlichen
quaderförmig ausgebildeten Tragkörpern Figur 4 eine Aufsicht auf das in Fig. 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel.
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In Fig. 1 sind mit 1 und 1' Tragkörper bezeichnet, mit auf dem Umfang
gleichmäßig verteilten prismatischen Führungsnuten 9,10, die sich parallel zur Längsachse
der Tragkörper erstrecken. In diesen Führungsnuten werden die Endstücke von Lichtleitfasern
befestigt, die mittels dieser Steckverbindung miteinander gekoppelt werden sollen,
Und zwar in der Weise, daß die Lichteintritts- bzw.
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Lichtaustrittsfläche der Lichtleitfaser mit den Stirnflächen der Tragkörper
1, 1' abschließen, die sich innerhalb der Steckverbindung ohne Abstand einander
gegenüberstehen. Die Lichtleitfasern
können in den Führungsnuten
der Tragekörper beispielsweise durch ein Klebemittel befestigt werden. Zweck der
Steckverbindung ist es, eine jederzeit lösbare Verbindung zwischen einer größeren
Anzahl von Lichtleitfasern, die jeweils Nachrichtenübertragungswege darstellen,
herzustellen.
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Dabei sind jedoch sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Anordnung
der jeweils untereinander zu koppelnden Lichtleitfasern auf einer gemeinsamen optischen
Achse zu erfüllen. Um eine möglichst geringe Kopplungsdämpfung zu erreichen, müssen
die Stirnflächen der gekoppelten Fasern weiterhin mit möglichst geringem Abstand
einander gegenüberliegend angeordnet sein In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Steckverbindung sind vier Nuten 9, 10 auf den Tragkörpern
1, 1' zur Aufnahme von Lichtleitfasern vorgesehen. Derartige Nuten lassen sich wesentlich
einfacher herstellen als Präzisionsbohrungen und ermöglichen doch eine sehr exakte
Festlegung der Lichtleitfasern, die für eine präzise Justierung der zu koppelnden
Faserenden aufeinander unacdingbare Voraussetzung ist. Vorzugsweise werden die Nuten
zur Aufnahme der Lichtleitfasern zunächst gemeinsam an einem einzigen Werkstück
herausgearbeitet, aus dem später durch einen senkrecht zur Längsachse gerichteten
Trennschnitt die beiden Tragkörper 1, 1' entstehen. Auf diese Weise wird sicnergestellt,
daß sich in der Steckverbindung die einzelnen Nuten und somit auch die darin angeordneten
Enden der Lichtleitfasern genau einander gegenüberstehen. Eine der Nuten, die in
Figur 2 mit 10 bezeichnet,ist, weist einen größeren Querschnitt als die mit 9 bezeichneten
Nuten auf. In ihr werden ebenfalls Endstücke von Lichtleitfasern befestigt, zusätzlich
ermöglicht
sie jedoch den Eingriff eines Führungstiftes 4, dessen Funktion weiter unten noch
erläutert wird. Der mit 1' bezeichnete Tragkörper ist spielfrei in einem mit 2 bezeichneten
Steckergehäuseteil gelagert und zwar im wesentlichen auf dem Außenmantel von zwei
mit diesem Steckergehäuseteil fest verbundenen kreiszylinderförmig ausgebildeten
Lagerstäben 3. Durch den in die Führungsnut 10 eingreifenien Führungsstift 4 wird
der Tragkörper 1' auf die Lagerstäbe 3 gepreßt.
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Diese Lagerungsart ermuglicht eine kostengünstige Massenfertigung
derartiger Steckverbindungen. Zur Verhinderung von seitlichen Versetzungen der gekoppelten
Faserenden, die größere Kopplungsverluste mit sich bringen würden, muß insbesondere
ein radiales Spiel der Tragkörper 1, 1' verhindert werden.
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Dies wird aber mit dieser einfachen Lagerungsanordnung erreibt Eine
wesentlich aufwendigere Alternative wäre eine in das Steckergehäuseteil 2 eingebrachte,
dem Äußendurchmesser des Tragkörpers 1' angepaBte,engtolorierte Präzisionsbohrung.
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Die Mehrfach-Steekverbindung soll auch bei widrigen Umgebungsbedingungen
sicherstellen, daß die Kopplung zwischen Lichtleitfasern erhalten bleibt Insbesondere
Temperatureinflüsse könnten zu einer unerwünschten Veränderung des Kopplungszustandes
führen.
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Vorteilhafterweise wird deshalb als Werkstoff für die Tragkörper 1,
1' ein Material verwendet, das einen möglichst geringen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten
nat. Es wurde gefunden, daß ein keramischer Werkstoff besonders gut geeignet ist.
Der andere Tragkörper 1 der MehrfaiFSteckverbindung ist in dem mit 2' bezeichneten
Steckergehäuseteil, das mit dem Steckergehäuseteil 2 durch eine Uberwurfmutter ;
verschraubbar ist, relativ leicht beweglich, lediglich mittels eines 0-Rings 7 gehaltert,
de in einer auf dem Tragkörper 1 angeordneten Ringnut 6 aufsitzt. Dadurch wird erreicht,
daß sich bei Zusammenfügen der Steckergehäuseteile 2 und 2' durch Festschrauben
der Uberwurfmutter 5 infolge des Eingreifens des Führungsstiftes 4 auch in die Nut
?codes ragkörpers 1 dieser sich exakt auf sein im Stekkergehäuseteil 2 fest angeordnetes
Gegenstück 1' ausrichtet, so daß sich die Nuten in den Tragkörpern und die darin
angeordneten Endstücke der Lichtleitfasern einander in der gewunschschten Weise
gegenüberstehen. Nach Festziehen der ftberwurfmutter 5 liegt der Tragkörper 12 ebenfalls
auf dem mit 3 bezeichneten Lagerstäben auf und wird durch den vom Führungsstift
4 ausgeübten Druck fest auf diese gepreßt. Der Führungsstift 4 sorgt weiterhin noch
dafür, daß die Steckverbindungsteile stets nur in unverwechselbarer Weise miteinander
verbunden werden können.
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Beim Anziehen der Uberwurfmutter 5 wird durch das Steckergehäuse teil
2',übertragen durch den 0-Ring 7 auf den Tragkörper 1 ein Druck in axialer Richtung
ausgeübt, wodurch bewirkt wird, daß
sich die Stirnflächen der Lichtleitfasern,
die ja in einer Ebene mit den Stirnflächen der Tragkörper 1, 1' liegen, in möglichst
geringen Abstand voneinander anordnen.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, mit im wesentlichen quaderförmig ausgebildeten Tragkörpern 31, 32,
auf denen gleich beabstandete Nuten 30 zur Aufnahme von Lichtleitfaserendstücken
angeordnet sind. Vorzugsweise ist die mittlere Nut zum Eingriff eines Führungsstiftes
4' mit einem größeren Querschnitt als die übrigen Nuten ausgebildet.
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Der Einbau der Tragkörper in Steckergehäuseteile ist in den Fig. 3
und 4 nicht gezeigt. Er kann entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ausgeführt werden.