DE2610368A1

DE2610368A1 - Vorrichtung zum verbinden optischer fasern

Info

Publication number: DE2610368A1
Application number: DE19762610368
Authority: DE
Inventors: Claude Pirolli
Original assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Current assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1976-10-07
Also published as: GB1544717A; SE7603476L; SE414232B; US4062620A; FR2305746B1; JPS51120734A; FR2305746A1

Description

Anmslier: T. R. T.

a: L- PHF 75-530

Anme!:^r:.-i vcmj 11·

N.V. Philips'Gloei-lampenfabrieken, Eindhoven/Niederlande

"Vorrichtung zum Verbinden optischer Fasern"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden optischer Fasern.

Bekanntlich besteht ein wachsendes Interesse an optischen Fasern aus Glas, Silizium und ähnlichen Materialien für die Datenübertragung durch Modulation der von den erwähnten Fasern übertragenen Lichtenergie.

Eine der Schwierigkeiten, die die Entwicklung einer derartigen Technik bestimmt, liegt in der Lösung der Probleme, die verbunden sind mit der Herstellung einer Vorrichtung zum Verbinden optischer Fasern, und insbesondere einer Vorrichtung, die handlich und preisgünstig ist und gleichzeitig die Übertragung von Lichtenergie mit nur geringer Abschwächung erlaubt. Die Herstellung einer derartigen Verbindungsvorrichtung ist deshalb schwierig, weil der Durchmesser der Fasern in der Größenordnung von 10 /um bis 100 /um liegt, weil die Fasern zerbrechlich sind und weil zum Erzielen der optischen Kopplung mit einer erforderlichen Übertragungsausbeute die Endflächen der verbundenen Fasern ganz nahe beieinanderliegen und äußerst genau zentriert sein müssen. Darüber hinaus sind mechanische Spannungen in den Fasern zu vermeiden.

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ORIGINAL INSPECTED

Für bekannte Vorrichtungen (beispielsweise die in der FR-PS 2 178 129 beschriebene Vorrichtung) werden meist rein mechanische Verfahren angewandt, die die oben erwähnten Bedingungen mangelhaft erfüllen; insbesondere lassen sich die Verbindungsoperationen durch unversiertes Personal schwer durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Verbindungsvorrichtung zu schaffen, die auf einfache und vorteilhafte Weise die Verbindung optischer Fasern erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Enden der zu verbindenden Fasern mit Stücken aus magnetischem Material fest verbunden sind, wobei die Verbindungsvorrichtung einen Magneten oder einen Elektromagneten enthält, dessen Polschuhe mit Mitteln zur Führung der Stücke aus magnetischem Material versehen sind, um Endflächen der zu verbindenden Fasern in einem von den Polschuhen gebildeten Luftspalt einander gegenüber anzuordnen.

Die mit den Fasern fest verbundenen Stücke werden durch die magnetische Anziehungskraft zueinander hingezogen, und die Verbindung der Fasern wird mit der erforderlichen Präzision durch den dieser Präzision angepaßten mechanischen Aufbau der Verbindungsvorrichtung durchgeführt.

Vorzugsweise bestehen die mit den Fasern fest verbundenen Stücke aus magnetischem Material aus zylindrischen Hüllen, die die Faserenden umgeben und ihre Stirnflächen freilassen. Die Hüllen können durch Ablagern eines magnetischen Materials auf den Enden der Fasern oder durch Befestigung eines Kapillarrohres mit einem Klebemittel um die Enden der Fasern gebildet sein.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. i zwei Enden miteinander zu verbindender Fasern,

Fig. 2 eine Perspektive einer flachen Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zylindrische Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Enden zweier miteinander zu verbindender Fasern 1 und 2. Bekanntlich werden die optischen Fasern einerseits durch einen Kernteil 1b, 2b mit Brechungsindex n, wobei der Kernteil zum Übertragen der Lichtenergie bestimmt ist, und zum andern durch eine Hülle 1a, 2a mit geringer Dicke mit Brechungsindes η - Δη gebildet. Der Kernteil 1b, 2b und die Hülle 1a, 2a sind rotationssymmetrisch, wobei die Konzentrizität dieser zwei Teile eine Toleranz in der Größenordnung von 1 /um aufweist. In der nachfolgenden Beschreibung sei angenommen, daß bei den Enden der zwei Fasern 1 und 2 der Kernteil 1b, 2b und die Hülle 1a, 2a eine Achse D^, D2 aufweisen. Im Prinzip stehen die zwei Stirnflächen 3 und 4 der Kernteile der zwei Fasern 1, 2 flach und senkrecht auf den Achsen D^, Dp. Eine Verbindungsvorrichtung für optische Fasern muß das Anbringen der erwähnten Stirnflächen 3 und 4 einander gegenüber erlauben und diese Stirnflächen in dieser Lage festhalten, so daß die Lichtenergie einer Faser auf die andere mit einer geringen Abschwächung, z. B. mit einer Abschwächung unter 0,5 dB, übertragen werden kann.

In der Ausführung einer Verbindungsvorrichtung ergibt dies eine gewisse Anzahl von Bedingungen, von denen nachstehend beispielsweise einige Größenordnungen gegeben werden. Bei Fasern, deren Durchmesser 100 /um beträgt, müssen die zwei Stirnflächen 3 und 4 mit einer Genauigkeit zentriert sein, die größer ist als 5 /um, um die Abschwächung kleiner als 0,2 dB zu halten. Der Abstand zwischen den erwähnten Stirnflächen 3 und 4 muß

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kleiner sein als der Radius der Stirnflächen, um die Abschwächung kleiner als 0,5 dB zu halten. Der Winkel zwischen den Achsen D₁ und Dp muß kleiner als wenige Grad sein.

Um außerdem die optische Kopplung zu verbessern, die nicht optimal ist, wenn geometrische Unvollkommenheiten der Faserstirnflächen, Konzentrizitätsunterschiede des Kernteiles und der Hülle oder zu große Toleranzen im Aufbau der Verbindungsvorrichtung vorhanden sind, muß in dieser Vorrichtung eine Faser in bezug auf die andere Faser leicht gedreht werden können. Gleichfalls ist es notwendig, in den Fasern mechanische Spannungen zu vermeiden, damit sie miteinander verbunden bleiben.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, die zum Verbinden zweier Fasern bestimmt ist. Erfindungsgemäß werden die Enden der Fasern 1 und 2 durch zylindrische Hüllen 5 und 6 aus magnetischem Material umgeben, die mit den Fasern 1 und 2 fest verbunden sind. Die Hüllen 5 und 6 sind beispielsweise durch Ablagern eines magnetischen Materials auf den Enden der Fasern gebildet worden. Die Stirnflächen 3 und 4 der Fasern befinden sich in der gleichen Ebene mit den Stirnflächen 7 und 8 der Hüllen 5 und 6. Die Verbindungsvorrichtung enthält einen Magneten 9 mit Polschuhen 10 und 11. Die Seitenflächen 12 und 13 dieser Polschuhe bilden einen Luftspalt, in dem der Magnetfluß des Magneten konzentriert ist. In den oberen Flächen der Polschuhe 10 und 11 sind V-förmige Nuten 14 und 15 angeordnet, die als Führungsmittel für die Hüllen 5 und 6 dienen, um im Luftspalt die Stirnflächen 3 und 4 der Fasern 1 und 2 einander gegenüber anzuordnen. Vorzugsweise werden die Polschuhe 10 und 11 durch nicht dargestellte Mittel auf einem nicht magnetischen Träger 16 gut festgesetzt, wodurch es möglich ist, gleichzeitig die zwei Nuten 14 und 15 anzuordnen und auf diese Weise in der Verbindungsvorrichtung die hohe Genauigkeit im Ausrichten der

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Nuten 14 und 15 zu erhalten. Es ist deutlich, daß die Stirnflächen 7 und 8 der magnetischen Hüllen 5 und 6, die in einem gewissen Abstand voneinander in der Figur dargestellt sind, durch eine magnetische Anziehungskraft zueinander hingezogen werden und durch den Effekt dieser Anziehungskraft aufeinander gerichtet sind, was daher auch der Fall ist für die Stirnflächen 3 und 4 der Fasern 1 und 2.

Eine derartige Verbindungsvorrichtung entspricht den bereits erwähnten Bedinungen. Da die Nuten 14 und 15 mit einer hohen Genauigkeit ausgerichtet werden können, wie bereits angedeutet wurde, und die Stirnflächen der Hüllen 5 und 6 und der Fasern 1 und 2 sehr gut konzentrisch sind, wird mit einer sehr hohen Genauigkeit die Ausrichtung der Achsen D^ und Dp beider Fasern 1 und 2 und gleichfalls die gute Zentrierung ihrer Stirnflächen 3 und 4 erhalten. Man kann feststellen, daß sich die eine Metallhülle in bezug auf die andere leicht verdrehen läßt, um gegebenenfalls die optische Verbindung zwischen den zwei Fasern 1 und 2 zu verbessern. Es kann weiter festgestellt werden, daß die zwei Fasern 1 und 2 auf diese Weise ohne die Hilfe einer mechanischen Einrichtung miteinander verbunden bleiben, da die magnetische Anziehungskraft nicht nur die Stirnflächen 7 und 8 der Hüllen 5 und 6 aneinanderdrückt, sondern gleichfalls diese Hüllen 5 und 6 in den Nuten 14 und 15 hält. Schließlich kann festgestellt werden, daß die Fasern im allgemeinen in geschmeidigen Mänteln .angeordnet sind, in denen sich diese Fasern relativ frei bewegen können, und daß es möglich ist, die erwähnten geschmeidigen Mantel auf der Verbindungsvorrichtung, beispielsweise auf den Polschuhen 10 und 11, festzusetzen.

Die Hüllen 5 und 6 können auch aus Kapillarrohren bestehen, die mit Hilfe eines Klebemittels um die Enden der Fasern 1 und 2 angeordnet werden. Die Stirnflächen 3 und 4 der Fasern be-

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finden sich nicht notwendigerweise in der gleichen Ebene mit den Stirnflächen 7 und 8 der Kapillarrohre und können beispielsweise eine etwas zurückgezogene Position einnehmen. Die Stirnflächen 7 und 8 werden mit magnetischer Anziehungskraft aneinander gedrückt, wodurch ein sehr kleiner Raum zwischen den Stirnflächen 3 und 4 der Fasern übrig bleibt. Auf diese Weise wird zwischen den Enden der Fasern 1 und 2 jede mechanische Spannung vermieden. In jedem Fall und insbesondere im letztgenannten ist es vorteilhaft, auf den Stirnflächen 3 und 4 der Fasern eine Flüssigkeit anzubringen, die den gleichen Brechungsindex wie das Glas der Fasern 1 und 2 hat, um auf diese Weise Reflexionsverluste an den Stirnflächen 3 und 4 zu vermeiden, nachdem die Verbindung verwirklicht worden ist.

Es bedarf keiner weiteren Erläuterung, daß es möglich ist, eine Verbindungsvorrichtung für mehrere optische Faserpaare zu verwirklichen, wenn in den oberen Flächen der Polschuhe 10 und 11 mehrere Nuten angebracht werden, deren Anzahl der Anzahl zu verbindender Faserpaare entspricht, wobei die Richtungen dieser Nuten parallel verlaufen. In einer derartigen Verbindungsvorrichtung lassen sich die Fasern jedes Paares leicht gesondert miteinander verbinden oder voneinander lösen.

Die mit den Enden der Fasern fest verbundenen magnetischen Stücke, die in Fig. 2 durch rotationssymmetrische Zylinder 5 und 6 gebildet werden, die diese Enden umgeben, können jede andere Form aufweisen, unter der Bedingung, daß während der Anziehung die erwähnten magnetischen Stücke die zwei Fasern miteinander verbinden.

Statt einer flach ausgeführten Verbindungsvorrichtung, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist es möglich, eine Verbindungsvorrichtung zu verwenden, deren Form beispielsweise der zylindrischen Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht.

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Fig.- 3 ist ein Schnitt durch die Achse XX' dieser zylindrischen Verbindungsvorrichtung. Alle dargestellten Teile sind zur erwähnten Achse rotationssymmetrisch. Die Verbindungsvorrichtung enthält einen ringförmigen Magneten 20, auf dem die zwei Polschuhe 21 und 22 angeordnet sind. Diese Polschuhe haben Seitenflächen 23 und 24, die einander gegenüberliegen und senkrecht auf der Achse XX' stehen, wobei die erwähnten Flächen 23 und 24 einen Luftspalt bilden, in dem der Magnetfluß des Magneten 20 konzentriert ist. In den Polschuhen 21 und 22 werden in Richtung auf die Achse XX' gleichzeitig zwei Öffnungen angebracht, und diese Öffnungen mit einem angepaßten Durchmesser können auf direkte Weise die Mittel für die Führung der magnetischen Hüllen 27 und 28 bilden, die die Enden der zu verbindenden Fasern 29 und 30 umgeben. Gemäß der Figur wird vorzugsweise die Führung der Hüllen 27 und 28 durch Rohre 25 •und 26 aus nicht magnetischem Material gewährleistet, die in den in den Polschuhen 21 und 22 angebrachten Öffnungen fest verbunden sind. Die Erfahrung hat gelehrt, daß das Herstellen und Lösen der Verbindung der Fasern auf diese Weise erleichtert werden. Die Verbindung der zwei Fasern wird wie zuvor dank der magnetischen Anziehungskraft ausgeführt, die zwischen den Stirnflächen 31 und 32 der zwei magnetischen Hüllen 27 und herrscht. Man kann feststellen, daß das Eindringen von Staubpartikeln in eine derartige zylindrische Verbindungsvorrichtung nahezu verhindert wird.

Weiter ist es möglich, eine zylindrische Vorrichtung zum Verbinden mehrerer optischer Faserpaare gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 zu verwirklichen, wenn an der Stelle des Luftspaltes in den genügend breiten Polschuhen 21 und 22 mehrere Öffnungen angebracht werden, deren Anzahl der Anzahl zu verbindender Faserpaare entspricht, wobei die Achsen dieser Öffnungen parallel verlaufen.

Mittels der oben beschriebenen Beispiele ist es für einen

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Techniker leicht, andere Ausführungsformen der Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung durch die Verwendung beispielsweise von Polschuhen, deren Form nicht der in dieser Beschreibung gegebenen Form entspricht, oder durch die Verwendung sonstiger Führungsmittel zu entwickeln.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

f 1 ,j Vorrichtung zum Verbinden optischer Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der zu verbindenden Fasern mit Stücken aus magnetischem Material fest verbunden sind, wobei die Verbindungsvorrichtung einen Magneten oder einen Elektromagneten enthält, dessen Polschuhe mit Mitteln für die Führung der Stücke aus magnetischem Material versehen sind, um Stirnflächen der zu verbindenden Fasern in einem von den Polschuhen gebildeten Luftspalt einander gegenüber anzuordnen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stücke aus magnetischem Material, die mit den Fasern fest verbunden sind, zylindrische Hüllen sind, die die Enden der Fasern umgeben und deren Stirnflächen freilassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen aus einer Ablagerung aus magnetischem Material um die Enden der Fasern bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen ein Kapillarrohr aus magnetischem Material enthalten, das mittels eines Klebemittels an der erforderlichen Stelle um die Enden der Fasern festgehalten wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe mit Nuten zum Führen der mit den Fasern fest verbundenen Hüllen versehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe mit Öffnungen zum Führen der mit den Fasern fest verbundenen Hüllen versehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe einen rotationssymmetrischen Luftspalt bilden.

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