DE2516858C2 - Detachable plug connection for optical fibers - Google Patents
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Description
der Durchmesser der Bohrung jedes Steckers (2,12) größer ist als der Außendurchmesser der jeweiligen Lichtleitfaser (1, 11), und zwar um einen Betrag, der größer ist als Paßtoleranzen, ,the diameter of the bore of each plug (2.12) is larger than the outer diameter of the respective optical fiber (1, 11), by an amount which is greater than fitting tolerances,
2. das Ende der Lichtleitfaser in dieser Bohrung zentrisch zur Umfangsfläche des Steckers angeordnet und in diesem (bei 6, 13) befestigt ist. und daß2. the end of the optical fiber in this bore centered on the circumferential surface of the connector is arranged and fixed in this (at 6, 13). and that
3. die Stetker (2, 12) mittels einer Feder (4) oder einer Schraubmuffe in der Paßhülse (3) gehalten sind.3. the Stetker (2, 12) by means of a spring (4) or a screw sleeve are held in the fitting sleeve (3).
2. Steckverbindung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Pdßhülse (3) eine Bohrung 2, p, 8) für die Zuführung einer geeigneten Immerlionsflüssigkeit aufweist.2. Plug connection according to claim 1, characterized in that the Pdßhülse (3) has a bore 2 , p, 8) for the supply of a suitable immersion fluid.
3. Steckverbindung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dab die Stecker (2, 12) an liren Stirnseiten (2, 12) mit einer Staubfangrille (5) »ersehen sii*'3. Plug connection according to claim I or 2, characterized in that the plug (2, 12) on liren end faces (2, 12) with a dust catching groove (5) »See sii * '
4. Verfahren zur Herstellung eines Steckers nach tinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von sinen? zylindrischen Teil ausgegangen wird, dessen Außendurchmesser gröter als der Innendurchmesser der Paßhülse ist, und Iwar um einen Betrag, der größer ist als Paßtoleranzen, daß in dem zylindrischen Teil eine Bohrung ausgebildet ist, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser der zu verwendenden Lichtleitfaser ist, und zwar um einen Betrag größer ist, als Paßtoleranzen, daß in die Bohrung ei" Faserende der Lichtleitfaser eingeführt und ohne Weitere radiale Positionierung darin befestigt wird, ■nd daß danach der zylindrische Teil zentrisch zur jeweiligen radialen Faserposition auf Passung nachgearbeitet wird.4. A method for producing a connector according to tinem of the preceding claims, characterized marked that of sinen? cylindrical part is assumed, the outer diameter of which is greater than the inner diameter of the fitting sleeve, and I was by an amount greater than Fit tolerances that a bore is formed in the cylindrical part, the diameter of which is larger than the outer diameter of the optical fiber to be used is larger by an amount is, as fitting tolerances, that inserted into the bore egg "fiber end of the optical fiber and without Further radial positioning is attached therein, ■ nd that then the cylindrical part is centric to the each radial fiber position is reworked for fit.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennteichnet. daß zum Nacharbeiten auf Passung das zylindrische Teil auf den Koordinatentisch einer Universalfräsmaschine befestigt wird und die Spindel mit dem Werkzeug mit Hilfe eines Zentriermikroskops auf die Fasermitte eingerichtet wird und danach das zylindrische Teil auf der Maschine ■achgearbeitet wird.5. The method according to claim 4, characterized thereby. that for reworking on fit the cylindrical part is attached to the coordinate table of a universal milling machine and the spindle with the tool is set up on the fiber center with the aid of a centering microscope and then the cylindrical part is reworked on the machine.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser durch KIe-Sung oder Quetschung in der Bohrung des lylindrischen Teils befestigt wird.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the optical fiber by KIe-Sung or pinching in the bore of the cylindrical part is attached.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a detachable plug connection for optical fibers according to the preamble of claim 1.
Für die verlustarme Verbindung von Lichtleitfaserenden sind leicht lösbare Steckverbindungen erforderlich.Easily detachable plug connections are required for the low-loss connection of optical fiber ends.
Bei der Kopplung von Multimode-Fasern mit kreisförmigem Querschnitt und stufenförmigem Brechzahlprofil sind hinsichtlich der folgenden Parameter bestimmte Toleranzen einzuhalten:When coupling multimode fibers with a circular cross-section and a stepped refractive index profile certain tolerances must be observed with regard to the following parameters:
Abstand der Faserstirnflächen, gegenseitige Verkippung der Faserenden, seitlicher Versatz der Faserachsen und Oberflächenbeschaffenheit der Faserstirnflächen, sowie Normalität der Stirnflächen zur Faserachse. Dabei besteht eine Abhängigkeit der Transmission der Faser-Faser-Kopplung von den vorstehenden Parametern, sowie von den Faserparametern Kernradius und Akzeptanzwinkel.Distance between the fiber end faces, mutual tilting of the fiber ends, lateral offset of the fiber axes and surface properties of the fiber end faces, as well as normality of the end faces to the fiber axis. The transmission of the fiber-fiber coupling depends on the above parameters, as well as on the fiber parameters core radius and Acceptance angle.
Bei bekannten Steckverbindungen werden die mechanischen Toleranzforderungen dadurch erfüllt, daß -Jie freien, mit möglichst guten Stirnflächen versehenen Faserenden in eng tolerierten Nuten oder Bohrungen gegeneinander geführt werden. Beispielsweise ist dies bei der Steckverbindung nach der DE-OS 23 52 874 der Fall, die eine Steckverbindung der eingangs genannten Art darstelltIn known plug connections, the mechanical tolerance requirements are met in that -Jie free, with the best possible end faces Fiber ends are guided against one another in grooves or holes with close tolerances. For example this is in the plug connection according to DE-OS 23 52 874 the case that a plug connection of the aforementioned Kind of represents
in der Prasis ergeben sich dabei jedoch einige Nachteile. So sind schwierig zu fertigende, eng tolerierte tiefe Bohrungen mit dem Durchmesser der Faser notwendig, oder ein feinfühliges Zusammenführen der Faserenden von Hand, eventuell sogar unter Zuhilfenahme eines Mikromanipulators. In anderen Fällen ist vor dem Koppeln mindestens ein freies Faserende von etwa 0.1 mm Durchmesser vorhanden, das beim Manipulieren leicht beschädigt oder beschmutzt werden kann.in practice, however, there are some disadvantages. So are difficult to manufacture, tightly tolerated deep holes with the diameter of the fiber are necessary, or a sensitive merging of the Fiber ends by hand, possibly even with the help of a micromanipulator. In other cases it is before coupling, at least one free fiber end of about 0.1 mm diameter is present Tampering can easily be damaged or soiled.
Insbesondere besteht beim Zusammenführen der Faserenden in enge Nuten oder Bohrungen die Gefahr, daß in den Führungselementen vorhandene Staubteilchen aufgesammelt werden und auf die Faserenden gelangen, so daß die Koppelverluste unkontrolliert erhöht werden.In particular, when the fiber ends are brought together in narrow grooves or bores, there is a risk of that existing dust particles are collected in the guide elements and onto the fiber ends arrive so that the coupling losses are increased in an uncontrolled manner.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lösbare Steckverbindung anzugeben, die ohne Mikromanipulator herstellbar ist. bei dt/ die Gefahr, daß vorhandene Staubteilchen auf die Faserenden gelangen, herabgemindert ist, und bei welcher der Stecker mit der zentrisch darin befestigten Faser auf einfache und zweckmäßige Weise herstellbar ist.The object of the present invention is to provide a detachable plug connection that can be produced without a micromanipulator. at dt / the risk that existing dust particles get on the fiber ends, is reduced, and in which the connector with the centrally fastened fiber can be produced in a simple and expedient manner.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Steckverbindung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.This task is based on a connector of the type mentioned by the im characterizing part of claim I specified features solved.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Steckverbindung gehen aus den Ansprüchen 2 und 3 hervor.Preferred and advantageous embodiments of a plug connection according to the invention are based on Claims 2 and 3 emerge.
Ein besonderer Vorteil einer derartigen Steckverbindeng ist darin zu sehen, daß sie ohne mikroskopische Führungselemente und damit einfach zu fertigen und robust und unkritisch in der Handhabung ist.A particular advantage of such a Steckverbindeng is to be seen in the fact that they are without microscopic Guide elements and thus easy to manufacture and robust and uncritical in handling.
Insbesondere läßt sich eine erfindungsgemäße Steckverbindung besonders vorteilhaft nach dem Verfahren gemäß Anspruch 4 fertigen, das sich durch die besonders einfache und unproblematische Zentrierung einer Lichtleitfaser im Stecker auszeichnet.In particular, a plug connection according to the invention can be particularly advantageously made according to the method manufacture according to claim 4, which is characterized by the particularly simple and unproblematic centering an optical fiber in the connector.
Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens nach Anspruch 4 gehen aus den Ansprüchen 5 und 6 hervor. Eine vorgeschlagene Steckverbindung läßt sich vorteilhaft zu einer linearen Anordnung von Parallelsteckern erweitern, wobei die Stapelung solcher Parallelstecker weiterhin eine sehr kompakte Verbindung für eine größere Zahl von Einzelfasern ergibt. So läßt sich leicht ein Koppelelement für 100 Einzelfasern mit den Abmessungen von 60 χ 60 χ 32 mm realisieren.Preferred embodiments of this method according to claim 4 emerge from claims 5 and 6. A proposed plug connection can advantageously be expanded to a linear arrangement of parallel plugs, the stacking of such Parallel connector continues to provide a very compact connection for a larger number of individual fibers. So a coupling element for 100 individual fibers with dimensions of 60 60 χ 32 mm can easily be implemented.
Durch die identische Konfektionierung der Einzelfasern ist weiterhin der Vorteil gegeben, daß jede Faser einzeln ausgewechselt oder umgesteckt werden kann, ohne die übrigen Verbindungen zu trennen.The identical assembly of the individual fibers also has the advantage that each fiber is individually can be exchanged or repositioned without disconnecting the other connections.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei stufenförmigem Brechzahlprofi! durch Ausleuchtung der Faser eine Zentrierung direkt auf die Kern-Mantel-Grenzfläche der Faser »orgenommen warden kann, so daß Fertigungsunsymmetrien der Faser nicht eingehen. Die erfindungsgemäße lösbare Steckverbindung eignet sich daher besonders & jt für Einmaterialfasern, bei denen die exakte Zentrierung des Faserkerns zum Außenmantel erfahrungsgemäß schwieriger ist, als bei kompakten Kern-'Vlantel-Fasern.Another advantage is that with a stepped refractive index professional! By illuminating the fiber, it can be centered directly on the core-cladding interface of the fiber, so that manufacturing asymmetries of the fiber are not included. Therefore, the releasable plug connection according to the invention is particularly suitable for Einmaterialfasern & jt, where the exact centering of the fiber core according to experience difficult to outer sheath, as in a compact core'Vlantel fibers.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur beispielsweise beschrieben, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steckverbindung schematisch dargestellt ist.In the following the invention is described with reference to the figure, for example, in which an embodiment a connector according to the invention is shown schematically.
In der Figur sind mit 1 und 11 zwei zu verbindende Lichtleitfasern, beispielsweise Multimodelichtwellenleiter vom Kern-Mantel-Typ, bezeichnet. Jede Faser 1, II ist von einem Stecker 2, 12 umgeben, die mit ihren Stirnflächen zusammenstoßen. Die enimantelten Enden 6,13 der Lichtleitfasern 1,11 sind mittels Klebu..gen in den entsprechenden Steckern 2, 12 befestigt. Mit 5 ist eine Staubfangrille bezeichnet, die die Stirnflächen der Stecker umgibtIn the figure, 1 and 11 are two optical fibers to be connected, for example multimode optical waveguides of the core-clad type. Each fiber 1, II is surrounded by a connector 2, 12, with their End faces collide. The enimaged ends 6.13 of the optical fibers 1.11 are by means of Klebu..gen in the corresponding plugs 2, 12 attached. 5 with a dust catching groove is referred to, which is the end faces of the Surrounds connector
Mit 3 ist eine zylindrische metallische Paßhülse bezeichnet, die die beiden Stecker 2, 12 konzentrisch umgibt. Zusätzlich dient eine geeignete Feder 4 und/oder eine geeignete Schraubmuffe zur Halterung der Stecker in der Hülse. Mit 7,3 sind Bohrungen für die Zuführung einer geeigneten Immersionsflüssigkeit bezeichnet, durch die eine Sicherung der Faser im Stecker durch Vergrößerung der Klebefläche und eine teilweise Zugentlastung der Faser erreicht wird.3 with a cylindrical metallic fitting sleeve is referred to, which the two plugs 2, 12 concentrically surrounds. In addition, a suitable spring 4 and / or a suitable screw sleeve is used for holding the plug in the sleeve. 7.3 bores are designated for the supply of a suitable immersion liquid, by securing the fiber in the connector by increasing the adhesive surface and partially Strain relief of the fiber is achieved.
Die einzige kritische Forderung der Realisierung der angegebenen Steckverbindung ist die Zentrierung des Faserendes in den Stecker. Hierzu sind zwei Verfahren für eine kostengünstige Massenfertigung geeignet.The only critical requirement for the realization of the specified connector is the centering of the Fiber end into the connector. Two methods for inexpensive mass production are suitable for this.
1. Der zylind. ische Steckerteil, der die Passung in der
Paßhülse vermittelt, wird zunächst mit ca. 0.2 mm Überschuß gefertigt. Das Faserende wird dann in
die dafür vorgesehene Bohrung eingeführt, und zwar ohne weitere radiale Positionierung, und dort
durch Klebung oder Quetschung befestigt. Soll der Stecker später mit einem optischen Immersionsmittel gefüllt werden, so genügt es. sauber
abgebrochene Faserenden auf Anschlag bis auf die Höhe der Steckerstirnfläche einzuführen. Andernfalls
muß das Faserinde zusammen mit der Stirnfläche überschliffen und poliert werden.
Das so vorbereitete gefaßte Faserende wird dann am zylindrischen Führungsteil zentrisch zur jeweiligen
radialen Faserposition auf Passung nachgearbeitet, z. B. derart, daß die Stecker auf dem
Koordinatentisch einer Universalfräsmaschine befestigt werden und die Spindel mit dem Werkzeug
mit Hilfe eines Zentriermikroskops auf die Fasermitte eingerichtet wird. Werkstattübliche
Maschinen dieser Art liefern bereits eine Genauigkeit von ±5μΐτ).1. The cylinder. ical connector part, which provides the fit in the fitting sleeve, is first made with approx. 0.2 mm excess. The fiber end is then inserted into the hole provided for it, without any further radial positioning, and fastened there by gluing or squeezing. If the plug is to be filled with an optical immersion medium later, it is sufficient. Insert the broken fiber ends as far as possible up to the level of the connector end face. Otherwise the fiber cortex must be ground and polished together with the end face.
The fiber end thus prepared is then reworked on the cylindrical guide part centrically to the respective radial fiber position for fit, z. B. in such a way that the connector is attached to the coordinate table of a universal milling machine and the spindle with the tool is set up on the center of the fiber with the aid of a centering microscope. Machines of this type customary in workshops already deliver an accuracy of ± 5μΐτ).
ίο 2. Für ein zentrisches Anbringen der Faserenden wird der Führungszylinder bereits auf Passung gearbeitet. Unter einem Auflichtmikroskop, dessen Okular zwei zueinander senkrechte Okularmikrometer enthält, werden Stecker und Faser axial positioniert und mit Hilfe zweier unabhängiger 3-Koordinaten-Mikromanipulatoren zueinander zentriert und anschließend durch Klebung oder Quetschung miteinander verbunden. Je nach Objektfeldgröße und Auflösung des Mikroskops ist die Zentriergenauigkeit bei diesem Verfahren ± 2 μίτι.ίο 2. For a centric attachment of the fiber ends the guide cylinder already worked on the fit. Under a reflected light microscope, its eyepiece contains two perpendicular ocular micrometers, the connector and fiber are positioned axially and with the help of two independent 3-coordinate micromanipulators centered to one another and then connected to one another by gluing or squeezing. Depending on the size of the object field and the resolution of the microscope, the centering accuracy in this method is ± 2 μίτι.
Die in beiden Fällen notwendige c ische Zentrierung kann bei größerem Stückzahibedarf automatisiert werden mit Hilfe der in der Halbleiterfertigung üblichen optoelektronischen Positioniermethoden. Der Aufwand für die Toleranzen der Paßhülse ist dagegen vergleichsweise klein. So sind Passungen mit einem radialen Versatz von maximal 4 μΐπ und einer Begrenzung des Kippwinkels auf ±54 ohne Schwierigkeiten erzielbar Der axiale Kraftschluß der Stirnflächen wird dadurch Federkraft oder Schraubmuffen gewähriehtet.The c ical centering, which is necessary in both cases, can be automated if larger quantities are required are made using the optoelectronic positioning methods commonly used in semiconductor manufacturing. The effort for the tolerances of the fitting sleeve, however, is comparatively small. So are fits with a radial Offset of a maximum of 4 μΐπ and a limitation of the Tilt angle of ± 54 can be achieved without difficulty Spring force or screw sockets are guaranteed.
Die Vorteile dieser Steckverbindung werden besonders deutlich, wenn es möglich ist, fabrikvorgefertigte Faserlängen zu verwenden. Die Faserenden brauchenThe advantages of this connector are particularly evident when it is possible to use prefabricated ones Fiber lengths to be used. The fiber ends need
j; dann bei der Steckermontage nicht mehr präpariert und optisch kontrolliert zu werden, wenn sie nach der Herstellung beispielsweise mit einer versiegelten Schutzkappe versehen sind. Verschmutzte Faserenden können durch die robuste Metallfassung gefahrlos gereinigt werden. Das Problem, daß beim Zusammenfügen der Steckerbindung Staub aus der Paßhülse auf das Faserende gelangt, tritt bei der erfindungsgemäßen Steck· .Tbindung nicht auf. Aus der im Verhältnis zur Gesamtfläche sehr kleinen Lichtdurchtrittsfläche folgt nämlich eine sehr geringe statistische Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein eines Fremdpartikels im optischen Strahlengang. Diese Gefahr kann weiterhin durch das Anbringen von Staubrillen völlig vermieden werden.j; then no longer prepared when assembling the connector and To be optically checked if they are sealed after manufacture, for example with a Protective cap are provided. Dirty fiber ends can be safely removed thanks to the robust metal frame getting cleaned. The problem that when joining the connector dust from the fitting sleeve reaches the fiber end, occurs with the invention Pin · .Tbinding not undone. From the in relation to This is because the total area of very small light passage area has a very low statistical probability for the presence of a foreign particle in the optical beam path. This danger can persist can be completely avoided by attaching dust grooves.
Die Steckverbindung ist geeignet für F.inmaterialfasern. wobei für Fasern, deren Querschniti nur wenige Symmetrieelemente aufweist, die optische Nachjustierung durch einfache Markierung des Steckers auf ein Minimum reduziert wird.The plug connection is suitable for fine fibers. whereby for fibers whose cross-sections are only a few Has symmetry elements, the optical readjustment by simply marking the connector on a Minimum is reduced.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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