DE2613010A1

DE2613010A1 - Verbindungsvorrichtung fuer buendel aus optischen fasern

Info

Publication number: DE2613010A1
Application number: DE19762613010
Authority: DE
Inventors: Jean Bouygues; Jacques Dubos; Andre Jacques
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1976-10-07
Also published as: GB1478134A; FR2313687B1; FR2313687A1; CA1053947A; JPS51139345A

Description

Verbindungsvorrichtung für Bündel aus optischen Fasern

Die Erfindung bezieht sich au£ eine Verbindungsvorrichtung für Bündel aus optischen Fasern zur Verwendung insbesondere bei der optischen Nachrichtenübertragung. Ganz besonders bezieht sie sich auf solche Verbindungsvorrichtungen, die ein Steckerteil und ein damit ineinanderschiebbares Buchsenteil aufweisen, wobei diese zwei Elemente als Anschlußstücke für zwei zu verbindende Faserbündel dienen.

Optische Fasern sind allgemein zylindrische Strukturen, die dazu bestimmt sind, Licht längs sinusförmiger Wege zu übertragen; dieLichtstrahlung pflanzt sich darin in einer Folge von Teilreflexionen oder Brechungen fort, die in. dem Bereich ,stattfinden, der den Faserkern mit hohem Brechungsindex von seiner Peripherie mit niedrigem Brechungsindex trennt. Anstelle der Verwendung einer einteiligen Faser wird oft vorgezogen, ein Bündel aus Fasern mit gleichem Schw /Ba

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Gesamtdurchmesser zu verwenden. Das Bündel ist biegsamer und weniger zerbrechlich als eine einteilige Faser, und das Brechen einer der Fasern führt nicht zu einer totalen Unterbrechung der Übertragung. Solche Bündel werden im allgemeinen aus einigen Dutzend Fasern gebildet, die jeweils einen Durchmesser in der Größenordnung von 50 um aufweisen; sie sind in engem Kontakt in einer Kunststoffhülle ineinandergefügt, die den mechanischen Schutz der Anordnung gewährleistet. Das nackte Bündel hat typischerweise einen Durchmesser in der Größenordnung eines halben Millimeters, und die Hülle hat einen Durchmesser in der Größenordnung von 2 Millimeter.

Die Verwirklichung von lösbaren Verbindungen zwischen solchen Faserbündeln ergibt große Probleme, wenn die Verluste des Lichtflusses maximal niedrig gemacht werden sollen. Ein direkter Kontakt zwischen den Eingangsöffnungen und den Ausgangsöffnungen der Fasern muß verhindert werden, da er beim aufeinanderfolgenden Trennen und Wiederzusammenfügen eine schnelle Verschlechterung der Stirnflächen ergibt. Andrerseits ist das aus einer engen Öffnung austretende Lichtstrahlenbündel merklich divergierend, so daß es erforderlich ist, die Öffnungen so nahe beieinander wie möglich anzubringen, wenn die Einfügung einer Konzentratbnsoptik vermieden werden soll.. Ferner ist es besonders auf dem Gebiet der Nachrichtenübertragung sehr erwünscht, steckbare Verbindungsvorrichtungen mit kleinen Abmessungen ähnlich den bei elektrischen Verbindungen verwendeten Vorrichtungen zu verwenden.

Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden, die Verbindung zwischen zwei Faserbündeln dadurch herzustellen, daß die Enden dieser Bündel mit einem gleichen Anschlnßstück versehen werden, das beispielsweise ein buchsenartiges mechanisches Teil aufweist;die eigentliche Verbindungsvorrichtung wird dann von einem starren Zwischenteil gebildet, das zwei im gewählten Beispiel steckerartige

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Anschlußstücke aufweist, die in die zuvor genannten buchsenartigen Anschlußstücke eindringen und die an den Enden einer einteiligen Faser mit dem gleichen Durchmesser wie die zu verbindenden Bündel angebracht sind. Die einteilige Faser mischt die aus den Einzelfasern des abstrahlenden Bündels austretenden Lichtflüsse, und sie überträgt einen im wesentlichen gleichmässigen Lichtfluß auf die Öffnungen der das Empfängerbündel bildenden Fasern.

Diese Art der Verbindungsvorrichtung weist verschiedene Vorteile auf. Im Vergleich zu Vorrichtungen, die mit konvergierenden Optiken arbeiten, ist sie wesentlich weniger umfangreich. Im Vergleich zu der Lösung, die darin besteht, die zwei Bündel direkt Ende an Ende anzuordnen, gestattet sie zu vermeiden, daß der Wirkungsgrad der Verbindung von der gegenseitigen Winkellage der zwei Bündel abhängt, wobei die ungünstigste Lage die ist, bei der die Mitten der öffnungen der abstrahlenden Fasern mit den toten Räumen zwischen den Öffnungen der empfangenden Fasern zusammenfallen ; falls die zwei Bündel beschädigte Fasern enthalten, ermöglicht sie außerdem, daß im Empfängerbündel auch diejenigen nicht beschädigten Fasern an der übertragung teilnehmen, deren Öffnungen den Öffnungen der beschädigten Fasern des abstrahlenden Bündels gegenüberliegen.

Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß im Vergleich zu den bei herkömmlichen elektrischen Übertragungen verwendeten Verbindungsvorrichtungen zwischen den zwei zu verbindenden Kabel ein Zwischenteil erforderlich ist, das veranlaßt, daß es je nach Fall angebracht oder abgezogen werden kann und das auf Grund seiner kleinen Abmessungen leicht verlegt werden kann.

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Aus diesem Grund wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dieses Zwischenteil wegzulassen und steckbare Verbindungsvorrichtungen zu verwenden, die ebenso wie bei den Verbindungsvorrichtungen in der Elektrotechnik nur ein steckerartiges Anschlußstück und ein damit ineinanderfügbares buchsenartiges Anschlußstück aufweisen, wobei eines dieser Anschlußstücke in seinem Aufbau die oben beschriebene einteilige Faser enthält.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 den steckerartigen Abschnitt der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung mit der einteiligen Faser und

Fig.2 den buchsenartigen Abschnitt der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen den steckerartigen Abschnitt bzw. den buchsenartigen Abschnitt der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung am Ende von zwei zu verbindenden Faserbündeln. Bei diesen für "PILKINGTON"-Bündel mit 61 Fasern bestimmen Ausführungsform dind die inneren Teile der Verbindungsvorrichtung so ausgelegt, daß sie sich an das Innere der Außenteile einer elektrischen Verbindungsvorrichtung vom Typ "SCXiAPEX, Modell 672 NX 65" anpassen;" dies zeigt, wie mittels der Erfindung vorgeschlagen wird, die vollkommene Übereinstimmung der Anwendung dieses Typs der Verbindungsvorrichtung für optische Fasern und der herkömmlichen Verbindungsvorrichtungen, wie sie in der Elektrotechnik angewendet werden. Unter Berücksichtigung der Abmessungen der Verbindungsvorrichtung "SOCAPEX" ist es in diesem speziellen Ausftihrungsbeispiel für vorteilhaft erachtet worden, die einteilige Faser im steckerartigen Teil anzubringen. Im Rahmen der Erfindung kann entsprechend den

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Ausführungsformen diese einteilige Faser ebensogut im buchsenartigen Teil wie auch im steckerartigen Teil angebracht werden, In der Zeichnung sind die verschiedenen Elemente, die die steckerartigen Teile und die buchsenartigen Teile bilden, in ineinandergefügtem Zustand in der Position dargestellt, in der sie sich vor der Durchführung eines Quetschvorgangs befinden, der einen endgültigen Zusammenbau der Anordnung aus dem Anschlußstück und dem Faserbündel ermöglicht.

In Fig.1 ist in einem Schnitt längs d?r Achse des steckerartigen Teils, der auf einem an seinem Ende von seiner Schutzhülle 11 befreiten Faserbündel 1 angebracht ist, ein Außenteil 12 mit drei Innenteilen 13, 14 und 15 zu erkennen; alle diese Teile bestehen aus Messing.

Das Außenteil 12 stellt das Außenteil des bereits erwähnten Verbindungssteckers "SOCAPEX" dar. Es ist bezüglich seiner Achse AA rotationssymmetrisch. Der hintere Abschnitt 120 ermöglicht die Herstellung einer Quetschverbindung des Aüßenteils 12 am Innenteil 13 sowie des Innenteils 13 an der Schutzhülle 11; im Inneren des Vorderteils ist ein Anschlag 121 angebracht.

Die Innenteile 13» 14 und 15 sind ebenfalls rotationssymmetrisch um die Achse AA, und sie sind mit schwacher Reibung in das Innere des Außenteils 12 eingefügt.

Das Innenteil 13 ermöglicht die Einstellung des Faserbündels 1 in Richtung der Achse des Außenteils 12. Es weist zwei längs der Achse verlaufende aufeinanderfolgende Bohrungen 131 und 132 sowie einen konischen Verbindungsabschnitt 133 auf. Der Durchmesser der Bohrung 131 reicht aus, die Schutzhülle 11 einzuführen. Der Durchmesser der Bohrung 132 reicht gerade aus, das von seiner Schutzhülle befreite Faserbündel 1 durchzulassen, wobei die Fasern in

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einer nahezu kompakten Anordnung zusammengefaßt sind. Die Schutzhülle 11 kommt am Eintrittsende des konischen Abschnitts 133 in Anlage. Das hintere Ende des Innenteils 13 weist den Klemmabschnitt 134 auf, der an seiner Innenseite mit Unebenheiten 135 versehen ist (die vorteilhafterweise von einem Gewinde gebildet sein können), die dazu bestimmt sind, sich beim Festklemmen nach dem Quetschvorgang in die Schutzhülle 11 einzudrücken; vier Nuten 136, die einen kreuzförmigen Einschnitt bilden, gestatten die Verformung dieses Teils bei dem Quetschvorgang.

Das Innenteil 14 ist dazu bestimmt, die einteilige Faser 4, die den gleichen Durchmesser wie das Faserbündel 1 aufweist, in Richtung der Achse des Außenteils 12 anzubringen. Es ist nach vorne hin mit einer Abstufung versehen, die sich gegen den Ansatz 121 des Außenteils 12 anlegt. Die Gesamtlänge dieses Teils und somit der einteiligen Faser 4, die sie einschließt, hängt vom Öffnungswinkel des aus den einzelnen Fasern des Bündels 1 austretenden Lichtkegel ab. Man nimmt eine solche Minimallänge an, daß der aus einer in der Mitte der Öffnung der einteiligen Faser austretende Lichtkegel die gegenüberliegende Öffnung vollständig bedeckt.

Das Innenteil 15 ist in Form eines Rings ausgebildet, der sich spielfrei um den Vorderabschnitt des Innenteils 13 und den Hinterabschnitt des Innenteils 14 legt; es gewährleistet die Einstellung der entsprechenden Öffnungen des Bündels 1 und der Faser 4 in einer äußerst genauen Gegenüberlage. Auf Grund der Verpflichtung, die vorderen und hinteren Stirnflächen der Innenteile .13 und 14 optisch zu polieren, ist die Anwesenheit des Rings erforderlich, der erzwingt, daß die beiden Teile vorspringend ausgebildet sind und verbietet, sie in Form eines Steckerteils und eines Buchsenteils auszuführen, die ineinanderdringen. Die vordere Stirnfläche des Innenteils 14 ist ebenfalls optisch geschliffen.

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Das gegenseitige Verhältnis der Abmessungen der verschiedenen Elemente ist in der Zeichnung beachtet worden. Die tatsächlichen Abmessungen können daher aus dem wirklichen Durchmesser des Faserbündels abgeleitet werden, der 0,5 mm beträgt.

Der Zusammenbau der oben beschriebenen Elemente geht folgendermaßen vor sich:

Das Faserbündel wird in einer Länge von etwa 4 mm von seiner Schutzhülle 11 befreit und dann in das Innenteil 13 so eingeführt, daß es geringfügig über die vordere öffnung der Bohrung 132 hinausragt. Zu diesem Zweck wird das Innenteil auf einem mit einerFrequenz von 50 Hz schwingenden Schwingungsorgan angebracht und das Ende des Faserbündels wird auf Grund der konischen öffnung 133 nach und nach in die Bohrung 132 eingeschoben. Sobald die Schutzhülle gegen die konische öffnung stößt, wird das Faserbündel in der Bohrung. 132 verklebt, in dem ein Tropfen des Lacks "STRATYL" auf dem Ende der Fasern angebracht wird; der Lack dringt auf Grund der Kapillarwirkung ein. Sobald der Lack trocken ist, wird die vordere Stirnfläche des Innenteils 13 optisch geschliffen. Die einteilige Faser 4 wird mit dem optischen Klebstoff "Araldite" bestrichen und dann in die Bohrung 14O des Innenteils 14 eingeschoben; anschliessend wird es für die Dauer von 12 Stunden bei einer Temperatur von 50⁰C polymerisiert. Dann werden die vorderen und hinteren Stirnflächen des Innenteils 14 geschliffen.

Bei diesen Schleifvorgängen nützt sich das Messing, das weicher als das die Fasern bildende Glas ist, schneller als das Glas ab. Auf diese Weise wird direkt erreicht, daß die öffnung der Fasern, wie in Fig.1 gezeigt ist, um einige Hundertstel Millimeter gegen die ebene MetäUfläche zurückversetzt ist. Dieses Zurückversetzen ist unbedingt notwendig,

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da es bei der endgültigen Anbringung der verschiedenen Teile und auch beim Trennen und Wiederzusammenfügen der Steckerabschnitte und der Buchsenabschnitte der Verbindungsvorrichtung verhindert, daß die Enden der Fasern aneinander reiben, was sie schnell beschädigen würde.

Die mit Hilfe des Rings 15 fest miteinander verbundenen Innenteile 13 und 14 werden dann längs der Achse des Außenteils 12 eingeführt, damit die in Fig.1 dargestellte Anordnung erhalten wird. Auf den Abschnitt 120 des Außenteils 12 wird dann im Sinn der Pfeile P mit Hilfe einer Klemmzange ein Druck ausgeübt, so daß dieses Teil verformt wird, das sich an den Klemmabschnitt 134 anlegt und diesen seinerseits verformt, so daß sich die Unebenheiten in die Schutzhülle 11 eindrücken. Die konische Außenform des Klemmabschnitts 134 hat zur Folge, daß bei dem Klemmvorgang eine parallel zur Achse AA verlaufende resultierende Kraft entsteht, die das Innenteil 14 an seinen Ansatz 121 und das Innenteil 13 gegen das Innenteil drückt.

Fig.2 zeigt einen Schnitt längs der Achse des buchsenartigen Abschnitts der Verbindungsvorrichtung, der am Ende eines zweiten, teilweise von seiner Schutzhülle 21 befreiten Bündels 2 befestigt ist und der ein Außenteil 22 und ein Innenteil 23 aufweist.¥ie beim steckerartigen Abschnitt sind diese Teile rotationssymmetrisch um die Achse AA.

Das Außenteil 22 stimmt mit dem Außenteil der oben erwähnten Verbindungsbuchse "SOCAEEX" überein. Es enthält einen hohlen Vorderabschnitt 220 (gegenüber der Seite, bei der die Faser eindringt), der einen Aufnahmeabschnitt bildet in den der Vorderteil des Steckerabschnitts eingeführt wird. Eine Nut 221 verleiht diesem Aufnahmeabschnitt eine gewisse Elastizität.

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Das Innenteil 23, das zur Anbringung des Faserbündels 2 längs der Achse des Innenteils 22 bestimmt ist, enthält genau die gleichen Elemente wie das Innenteil 13 von Fig.1.

Das Befestigen des Bündels 2 im Innenteil 23, das Schleifen der vorderen Stirnfläche des Innenteils 23, das Anbringen des Innenteils 23 im Außenteil 22 und das Quetschen der Anordnung erfolgen genau in der gleichen Weise wie oben beim Zusammenbau des Steckerabschnitts beschrieben worden ist.

Die Abmessungen des Außenteils 12 von Fig.1 und des Außenteils 22 von Fig.2 sind so berechnet, daß die ebenen optisch geschliffenen Abschnitte 141 von Fig.1 und 231 von Fig.2 in Anlage aneinander kommen, wenn der Steckerabschnitt vollständig in den Buchsenabschnitt eingeschoben ist. Die Öffnungen der einteiligen Faser und des Faserbündels liegen sich dann Stirnfläche gegen Stirnfläche gegenüber, und das Ende des Bündels 1, die einteilige Faser 4 und das Ende des Bündels 2 befinden sich in der gleichen Fluchtlinie. Wie oben bereits ausgeführt worden ist, ermöglicht die Tatsache, daß sich die Öffnungen der Faser 4 von Fig.1 einerseits und der das Bündel 2 bildenden Fasern von Fig.2 andrerseits in einer bezüglich der ebenen Stirnflächen zurückgesetzten Lage befinden, die Durchführung von Zusammensteckvorgängen und von Trennvorgängen der zwei Abschnitte der Verbindungsvorrichtung ohne Beschädigung der Öffnungen der Fasern und somit ohne Verursachung einer zunehmenden Verschlechterung der Übertragung.

Einer der Vorteile der oben als Beispiel beschriebenen einzelnen Steckvorrichtung besteht darin, daß sie in den verschiedenen Miniaturverbindungsvorrichtungen mit

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verbindbaren Elementen der Serie "SOCAPEX" verwendet werden kann, bei der einzelne Verbindungsvorrichtungen mit den gleichen Außenteilen benutzt werden.

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Claims

Patentansprüche

f 1J Verbindungsvorrichtung für Bündel aus optischen Fasern mit einer einteiligen Faser, deren Durchmesser zumindest gleich dem Durchmesser der Bündel ist und die zwischen die Öffnungen der zu verbindenden Faserbündel eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steckerelement und ein damit ineinander steckbares Buchsenelement vorgesehen sind, daß eines der Elemente die einteilige Faser in Ausrichtung auf eines der Bündel enthält und daß das andere der Elemente im ineinandergesteckten Zustand der beiden Elemente das andere Bündel in eine auf die einteilige Faser ausgerichtete Lage bringt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker- und Buchsenelemente jeweils an einem ihrer Enden eine optisch geschliffene ebene Fläche aufweisen, die senkrecht zur Achse der Faserbündel verläuft, daß die Öffnungen der einteiligen Faser und eines der Faserbündel in der Mitte der ebenen Flächen liegen, und daß die ebenen Stirnflächen miteinander verbunden sind, wenn die Elemente ineinander gesteckt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der optischen Faser und des Faserbündels, die in der Mitte der ebenen Stirnflächen liegen, bezüglich der ebenen Flächen zurückversetzt sind, wobei der die öffnungen trennende Abstand im aneinandergefügten Zustand der ebenen Stirnflächen kleiner als der zehnte Teil des Durchmessers der Bündel ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die um eine Achse rotationssymmetrischen Stecker- und Buchsenelemente ein bühles Außenteil aufweisen, in das bei einem der Elemente ein Innenteil einpfügt ist, das

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eines der Bündel konzentrisch zu der Achse anordnet, und das an einer der ebenen Stirnflächen endet, und in das beim anderen der Elemente ein erstes und ein zweites Innenteil eingefügt sind, die das andere der Bündel bzw. die einteilige Faser längs der Achse anordnen, wobei die ersten und zweiten Innenteile mittels optisch geschliffener Ebenen zusammengefügt und beiderseits ihrer Zusammenfügungsebene mittels eines dritten, ringförmigen Innenteils zusammengeklemmt sind, und wobei das zweite Innenteil an der anderen der ebenen Stirnflächen endet.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der einteiligen Faser und des anderen Bündels bei den optisch geschliffenen Ebenen bezüglich dieser Ebenen zurückversetzt sind, und daß der die Öffnungen trennende Abstand kleiner als der zehnte -Teil des Durchmessers der Bündel ist.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil des einen der Elemente und das zweite Innenteil des anderen der Elemente jeweils mit einem Klemmabschnitt enden und daß eine Quetschverbindung in jedem der Elemente den hinteren Abschnitt des Außenteils mit dem Klemmabschnitt zusammenhalt und den Klemmabschnitt in die die Faserbündel umgebende Schutzhülle eindrückt.

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