DE2549316A1

DE2549316A1 - Verfahren und vorrichtung zum axialen ausrichten und aneinanderstossen eines sich gegenueberliegenden paares optischer fasern

Info

Publication number: DE2549316A1
Application number: DE19752549316
Authority: DE
Inventors: Calvin Max Miller
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-11-07
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-05-13
Also published as: GB1519226A; FR2290675A1; US4057448A; CA1027747A; US3919037A; JPS5170652A; FR2290675B1; DE2549316C2; JPS5814649B2

Description

Patentanwalt

DJpJ.-ing.lw'aJter Jackisch

Z Stuttgart N. Menzelstraße40

Western Electric A 34 997

Company, Incorporated

195 Broadway ³·

Few York, N.Y. 10007

U.S.A.

Verfahren und "Vorrichtung zum axialen Ausrichten und Aneinanderstoßen eines sich gegenüberliegenden Paares

optischer Fasern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die möglichen Vorteile einer Nachrichtenübertragung über ein Lichtübertragungsmedium in Form optischer Fasern findet derzeit bei der Datenübertragungsindustrie eine breite Beachtung. Indessen stellt das Problem der Verspleißung optischer Fasern ein Hindernis für die Entwicklung dieses wertvollen Übertragungsmediums dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Herstellung von verlustarmen optischen Faserverspleißungen unter Außen- oder Fabrikationsbedingungen ermöglicht und Anpassungsmöglichkeiten innerhalb des Nachrichtenübertra-

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gungssystems zur Verfugung stellt, indem ein auf das jeweilige spezielle Problem zugeschnittenes, geeignetes Verfahren angewandt werden kann. Als weiteres Ziel der Erfindung sollen im Handel erhältliche billige Werkstoffe in vorteilhafter Weise Verwendung finden, um einen breiten Einsatz optischer Kabelverspleißungen zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

In den Ansprüchen 5 bis 7 ist die gemäß den Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3 bzw. 4 hergestellte optische Faserverspleißung unter Schutz gestellte

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich durch die in dem Anspruch 8 angegebenen Merkmale.

Erfindungsgemäß werden einzelne oder nebeneinander angeordnete Paare von zu verspleißenden optischen Fasern vor dem Verspleißen axial ausgerichtet und aneinandergestoßen, indem eine längliche bzw. langgestreckte Faseraufnahmekammer verwendet wird, in welche die Pasern unter einem ge-

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ringen Winkel bezüglich der Kammerlängsachse eingeführt werden. Infolge der dadurch verursachten Biegebeanspruehung drücken sich die Fasern gegen den Boden "bzw. die Wand der Kammer« Die Fasern werden längs der gleichen Bewegungsebene eingeführt, so daß sich am Ende des Einführvorgangs die Faserenden treffen und axial fluchtend aneinanderstoßen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die zu verspleißenden Fasern eines Faserpaares in gegenüberliegende Enden der Aufnahmekammer längs der gleichen Bewegungsebene einzubringen und darin solange vorzuschieben, bis sich die betreffenden Faserenden in geringem Abstand gegenüberstehen. Die Aufnahmekammer wird dann seitlich verschoben bzw» justiert, damit die Fasern gegen die Kammerwand verbogen und aufgrund ihrer eigenen Steifigkeit verspannt werden»

Nebeneinander angeordnete optische Faserpaare können auf ähnliche Weise aneinandergestoßen und verspleißt werden. Hierbei werden die Faseraufnahmekammern fixiert und im gegenseitigen Abstand angeordnet, um die gleichen Mittelpunkts abstände wie bei den nebeneinander angeordneten Fasern zu erhalt en.

Die Erfindung wird.mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen»

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch eine Halte- und Ausrichtungsvorrichtung mit einer, zwei anein-

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_ 5 —

reichend groß gewählt werden, um in jeder Faser 3, 3a eine Biegebeanspruchung zu erzeugen, die groß genug ist, damit
sich die betreffende Faser an die Wand der Kammer 1 leicht anlegt. Der im speziellen Ausführungsfall vorzusehende Winkel 6 hängt von dem Verhältnis des Faserdurchmessers zu dem Kammerdurchmesser sowie von der Fasersteifigkeit a"b.

Zur Erzeugung des Winkels Q können entweder die Fasern 3,
3a unter dem Winkel 0 in die Kammer 1 eingeführt werden
oder es kann jede Faser 3, 3a koaxial zu der Kammer 1 eingeführt und anschließend die Kammer 1 senkrecht zu der Faserlängsachse verschoben werden, wodurch die Fasern 3» 3a
gegen die Kammerwand verspannt werden und längs dieser anliegen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden die Fasern 3> 3a zum Einführen in die Kammer 1 zunächst in Faserführungen 4a, 4b eingesetzt und dann in die Aufnahmekammer 1 geschoben. Die Faserführungen 4a, 4b sind bezüglich der
Kammer 1 so ausgerichtet, daß die vorwärts bewegten Fasern 3, 3a in der gleichen Bewegungsebene liegen und an entgegengesetzten Enden der Kammer 1 unter einem geringen Winkel Q eingeführt werden.

Zur Vervollständigung der Verspleißung läßt man in der und um die Stoßstelle bzw. Stoßverbindung ein den Brechungsindex anpassendes Epoxyharz aushärten. Das Epoxyharz kann man in die Kammer vor dem Einführen der Fasern 3, 3a einfließen lassen oder es kann unter Druck oder auf andere Weise nach

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anderstoßende optische Fasern umfassenden Aufnahme-

kammerj

Fig.2 eine Seitenansicht der Halte- und Ausrichtungsvorrichtung nach Fig. 1 j

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Mehrspleißvorrichtung mit einer darin befindlichen optischen Faseranordnung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer für die Verspleißung mehrerer Faserpaare verwendeten Verspleißvorrichtung, und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Faseraufnahmekammer.

Die in Fig. 1 im Horizontalschnitt dargestellte Vorrichtung weist eine in einem Halter 5 befestigte längliche bzw. langgestreckte Kammer 1 auf, die zwei optische Fasern 3, 3a umschließt. Der Innenumfang der Kammer 1 ist etwas größer gewählt als der Außenumfang der optischen Fasern 3, 3a, wodurch ein loser Sitz der Fasern 3, 3a gewährleistet ist. Die Kammer 1 ist im dargestellten Beispielsfalle kreisförmig ausgebildet, doch können auch anders geformte Kammern, beispielsweise rautenförmige, rechteckige, dreieckige, elliptische u.a. Kammern bei der teehnischen Verwirklichung der Erfindung verwendet werden.

Die Fasern 3 und 3a verlaufen unter einem geringen Winkel 9 zur Längsachse der Kammer 1. Der Winkel O sollte aus-

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ORIGINAL INSPECTEE

mm Q mm

dem erfolgten Einführen der Pasern 3, 3a in die Kammer 1 eingebracht werden.

Die in Figo 4- dargestellte Vorrichtung dient dazu, um verschiedene Einzelpaare oder nebeneinander angeordnete Paare von optischen Fasern 40, 41 in gegenseitiger axialer Ausrichtung aneinanderzustoßen. Die dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Grundplatte 29, auf der die anderen Teile der Vorrichtung befestigt werden. Die auf jeder Seite des Kammerhalters 30 angebrachten Faserführungen 15a und 15b dienen zur axial fluchtenden Führung der Fasern 40 bzw. 41 in deren zugeordnete Kammern, z.B. 2, von denen zur Vereinfachung nur eine Kammer dargestellt ist. Jede Faserführung 15a, 15b besteht aus einer oberen und einer unteren Führungsplatte 10 bzw. 11, die über eine nach dem Nut-Federprinzip ausgebildete Führungsspur 32 im gegenseitigen Eingriff stehen. Die jeweils oberen Führungsplatten 11 sind mit einem Vakuumfutter 22 bzw. 24 sowie Faserhalteplatten 20 ausgerüstet, die mit Faserhaltenuten 21 längs ihrer freien Oberfläche sowie mit Halteklammern 16 versehen sind. Jedes Vakuumfutter 22, 24 weist längs seiner freien Oberfläche eine oder mehrere V-förmige Faserhaltenuten 25 auf. Ein drittes Vakuumfutter 23 ist an dem Kammerhalter 30 befestigt und besitzt Hüten 25a, die in fluchtende Ausrichtung mit den Nuten 25 gebracht werden können. Das Vakuumfutter 23 ist mittels einer ebenfalls nach dem Nut-Federprinzip aus-

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ORiGiNAL INSPECTED

gebildeten Führungsspur 9 quer zu den Fasern 40, 41 verschieblick.

Zur besseren Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 nur zwei Fasern 40, 41 dargestellt, welche in die zugeordneten Haltenuten 21 eingelegt und darin mittels der zugeordneten Halteklammer 16 gehalten werden, die an der "betreffenden Faserführung 15a bzw» 15t» angebracht ist. Zur Vereinfachung der Zeichnung XBt in Figo 4 nur eine Halteklammer 16 dargestellt. Die Enden der Fasern 40, 41 werden in den Haltenuten 25 durch Vakuum- bzw. Unterdruck festgehalten, der die Fasern über Vakuumleitungen 26 beaufschlagt. Die Faserenden erstrecken sich um ein kurzes Stück über die Faserhaltenuten 25 hinaus ο Anschließend wird die Aufnahmekammer 2 in die Haltenut 25a eingesetzt und mittels Unterdruck festgehalten, der durch mehrere, mit einer nicht dargestellten Vakuumquelle verbundene Vakuumleitungen 26 angelegt wird. Die Aufnahmekammer 2 wird durch Justierung des Vakuumfutters 23 längs der Führungsspur 9 axial ausgerichtet und festgehalten«

Als nächster Schritt wird der genaue Abstand zwischen den Faserenden und der Kammermitte durch eine Meßeinrichtung, beispielsweise die Anzeigeskala 31, bestimmt, die an den Seitenflächen der zugeordneten oberen und unteren Führungsplatten 10 bzw. 11 der jeweiligen Faserführungen 15a bzw.15"b angebracht ist. Wenn beispielsweise Kammern 2 mit einer

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ORIGINAL INSPECTED

Länge von 25 mm verwendet werden, erstrecken sich, üblicherweise die Faserenden 13 mm über die Haltenuten 25 hinaus. Die obere !führungsplatte 10 der betreffenden Faserführung 15a bzw. 15b muß daher von der zurückversetzten Ausgangsstellung aus um einen Gesamtweg von etwa 13 mm bewegt werden, um einen Stoß zwischen den Fasern 40 und 41 zu erzielen.

Nach dem Einsetzen der optischen Fasern 40, 41 in ihre zugeordneten, mit dem Mittelpunkt der Aufnahmekammer 2 axial ausgerichteten Nuten 25 werden die Führungsplatten 10 beider Faserführungen 15a und 15b solange gegeneinander bewegt, bis sich die Faserenden in dem geringen Abstand gegenüberstehen, der auf der Anzeigeskala 31 angezeigt wird. Das Vakuumfutter 23 wird dann längs der Führungsspur 9 senkrecht zu den Faserlängsachsen bewegt, um unter Erzeugung des in Fig. 1 veranschaulichten Winkels 0 die Fasern gegen die Kammerwand zu verspannen und längs dieser anzulegen. Die betreffenden Führungsplatten 10 werden dann weiter vorgeschoben, bis die Fasern 40, 41 aneinanderstoßen. Die Verspleißung wird dann vervollständigt, indem ein den Brechungsindex anpassendes Epoxyharz in den. und um die Stoß- bzw. Verbindungsstellen der Faeern 40, 41 zur Erstarrung gebracht wird. Die Aufnahmekammer 2 bleibt als fester Bestandteil der hergestellten Verspleißung an .den Fasern 40, 41 zurück.

Wi* in Fig. 3 veranschaulicht iet, können Paare von in Bandstrukturen angeordneten optischen Faeern auf ähnliche

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Weise wie in lig. 4 verspleißt werden. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind V-förmige !Führungsnuten 12 längs der freien Oberfläche jeder oberen Führungsplatte 42 vorgesehen. Weiterhin besitzt diese Ausführungsform zur Ausrichtung der Kammern 2a Vertiefungen 6 längs der freien Oberfläche der Richtplatte 7. Die Kammern 2a werden in den Vertiefungen 6 mittels einer Halteklammer 19 festgehalten. Die Faserbandstruktur 14a wird zunächst in die Bandführung 13 eingesetzt und mittels der Klammer 17 festgehalten. Anschließend werden die nebeneinander angeordneten optischen Pasern 14 der Bandstruktur 14a in Führungsnuten 12 eingesetzt und mittels einer Halteklammer 70 gesichert. Bei der Verspleißung von nebeneinander angeordneten Fasern muß darauf geachtet werden, daß die einzelnen Faserenden untereinander gleich sind und sich in gleichen Abständen von z.B. etwa 13 mm von der Führungsplatte 42 erstrecken. Die Fasern 14 werden dann in der vorstehend beschriebenen Weise aneinandergestoßen und verspleißt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Aneinanderstoßen der Fasern sehr einfach ist, da die Entfernung, um die jede Faser bei dem Stoßvorgang vorgeschoben werden muß, auf einfache Weise bestimmbar ist_o Darüberhinaus kann durch Verwendung von durchsichtigen Kammern das Aneinanderstoßen mit Hilfe eines Mikroskops beobachtet werden.

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Die Aufnahmekammer 1 (Pig. 1) ist vorteilhaft ein längliches, röhrenförmiges, geschlossenes Gebilde, das von einem Ende zum anderen Ende gleichförmig ist und einen Innenumfang besitzt, der geringfügig größer als der Außenumfang der optischen Fasern ist. Figo 5 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Kammerform,und zwar eine röhrenförmige Kammer 50 mit quadratischem Querschnitt, die aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff besteht. Die optischen Fasern 51, 52 stoßen bei dieser Ausführungsform an einer ausgewählten Kante der Kammer 50 aneinander.

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Claims

Pat entansprtiche

[1.JVerfahren zum axialen Ausrichten und Aneinanderstoßen eines sich gegenüberliegenden Paares optischer Pasern in einer Verspleißvorrichtung, die eine längliche Innenkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Pasern in gegenüberliegende Enden der Innenkammer längs der gleichen Bewegungsebene eingeführt werden, wobei der Umfang der Innenkammer etwas größer als der Umfang der Pasern gewählt ist, daß die Innenkammerwand und die Pasern derart relativ zueinander justiert werden, daß die Pasern gegen die Innenkammerwand verspannt und an dieser angelegt werden, und daß die Fasern solange verschoben werden, bis sie aneinanderstoßen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Pasern unter einem geringen Winkel bezüglich der Längsachse der Innenkammer eingeführt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern in axialer Ausrichtung bezüglich des Mittelpunktes des Kammerumfanges eingeführt werden, bis sich die Fasern in geringem Abstand gegenüberstehen, und daß die Innenkammer um eine kurze Wegstrecke senkrecht zu der Längsachse der Fasern verschoben wird.
4. Verfahren zum Verbinden der optischen Fasern einer ersten Faseranordnung mit den zugeordneten optischen Fasern einer zweiten Faseranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

(a) Axiales Ausrichten der zugeordneten optischen Fasern der ersten und zweiten Faseranordnung auf den Mittelpunkt der die betreffenden optischen Fasern aufnehmenden Innenkammernj

(b) Einführen der Fasern in gegenüberliegende Enden der betreffenden Innenkammern und Vorschieben der Fasern in entgegengesetzten Richtungen, bis sich die Fasern in geringem Abstand gegenüberstehen!

(c) Verschieben der Innenkammern um ein kurzes Wegstück senkrecht zu den Längsachsen der Fasern}

(d) Verspannen und Anlegen der. Fasern gegen die Wände der zugeordneten Innenkammern, und

(3) weiteres Vorschieben der Fasern bis zu deren Anein-

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anderstoßen.
5. Optische Paserverspleißung, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 2 hergestellt ist.
6. Optische Paserverspleißung, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 3 hergestellt ist.
7. Optische Faserverspleißung, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 4 hergestellt ist.
8. Vorrichtung zum Aneinanderstoßen eines sich gegenüberliegenden Paares optischer Fasern zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 his 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

(a) Eine längliche Faseraufnahmekammer (1, 2 bzw. 2a), die von einem Ende zum anderen Ende gleichförmig ausgebildet ist und einen etwas größeren Umfang als die Fasern (3> 3a$ 40, 41 bzw. 14) aufweist;

(b) eine Führungseinrichtung (15a, 15b) zum Einführen der betreffenden Fasern des Faserpaares in gegenüberliegende Enden der Aufnahmekammer längs der gleichen Bewegungsebene|

(c) eine Kamm erhalterung s- und Verspanneinrichtung (30) zum Justieren des Abstandes zwischen den Fasern und der Kammerwand, derart, daß die Fasern ge-

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ft

gen die Kammerwand verspannt und an dieser angelegt werden, und

(d) eine Führungseinrichtung zum weiteren Einschieben der Fasern in die Kammer.

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