DE2637448C2 - Verfahren zum Verbinden von zusammenpassenden Enden eines Paares optischer Fasern - Google Patents

Description

(a) Einführen der Fasern (11,12) an gegenüberliegenden Enden (27,29) der Faseraufnahmehülse (20), welche um ihre Längsachse (28) drehbar ist und einen gleichförmigen Innenquerschnitt mit wenigstens einer Ecke (22) aufweist, die eine Faserausrichtrinne (24) in den Innenflächen (22) der Hülse im wesentlichen parallel zu der Längsachse (28) bildet;

(b) Biegen der Fasern (11,12) bezüglich der Längsachse, um die Fasern gegen die Innenflächen der Huts«; zu verspannen, wobei die Verspannung ausreichend große Kräfte erzeugt, um die Hülse solange zu drehen, bis die aufeinander ausgerichteten Faserenden (13,14) in der Faserausrichtrinne (24) untergebracht sind, um eine Ausrichtung der Fasern in Querrichtung zu erzielen, und

(c) Vorschieben der Fasern (11,12), bis sie gegeneinander anstoßen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß »or dem Verschieben der Fasern (11, 12) eine Brechungsindcx-Anpe'vsungsflüssigkeit in die Hülse eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 c ier 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse mit im wesentlichen quadratischem Innenquerschnitt verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchsichtige Hülse verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßverbindung der Faserenden aufrecht erhalten wird, nachdem sich die zusammenpassenden Faserenden im wesentlichen gegenüberstehen.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brechungsindex-Anpassungsflüssigkeit ein Material verwendet wird, welches nach dem Verschieben der Fasern unter Aufrechterhaltung der Stoßverbindung aushärtet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern längs einer glockenförmigen Kurve gebogen werden (F i g. 8).

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung der inneren Seitenkante um 10% bis 70% größer gewählt wird als der Durchmesser der Fasern(ll, 12).

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Der Erfolg zukünftiger optischer Nachrichtensysteme ist u. a. auch abhängig von der Entwicklung schneller, bequemer und billiger Vorrichtungen zum Verspleißen von optischen Fasern. Eine Verspleißung von optischen Fasern stellt einen schwierigen Vorgang dar aufgrund der geringen Größe der Fasern und der für verlustarme Verspleißungsstellen erforderlichen genauen Querausrichtung der Fasern. Zur Erzielung einer Verspleißungsstelle mit einem Verlust von 0,1 dB ist eine Ausrichtung mit einer Toleranz vom ±0,1 fachen des Faserkemradius erforderlich.

Ein bekanntes Verfahren gemäß der DE-OS 23 08 350 zur Querausrichtung von zwei zusammenpassenden Fasern sieht die Verwendung einer lose sitzenden Justierhülse vor. Trotz des losen Sitzes ist es in der Praxis

ίο schwierig, die Fasern in eine derartige Hülse erstmalig einzuführen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß während des Einführens der Fasern Verunreinigungen von den Innenflächen der Hülse abgeschabt und zwischen den Fasern eingeschlossen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches ein problemloses Einführen der Fasern in die Hülse ermöglicht sowie den Einschluß von Verunreinigungen zwischen den aneinanderstoßenden Fasern mit Sicherheit verhindert und dennoch eine verlustarrne Verspleißung gewährleistet

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens nach Anspruch 1 sind ir. den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schem&tische, perspektivische Ansicht einer Stoßverbindung, die mit einer Faseraufnahmehülse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;
Fig.2A und 2B Ausführungsbeispiele von zahlreichen möglichen Querschnittsformen einer für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Faseraufnahmehülse;

Fig.3 eine perspektivische Ansicht zweier zusammenpassender optischer Fasern, die m eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Faseraufnahmehülse eingeführt sind;

F i g. 4A und 4B perspektivische Ansichten einer Haltevorrichtung zur Herstellung einer zeitweiligen Verspleißung in zwei verschiedenen Betriebsstellungen;

F i g. 5 eine Vorrichtung zum Verbinden eines zusammenpassenden Paares optischer Fasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, und

F i g. 6 eine Ansiebt eines längs einer glockenförmigen Kurve gebogenen, verspleißten Paares optischer Fasern.

F i g. 1 zeigt eine Faseraufnahmehülse 20, die zum Verbinden von zwei zusammenpassenden optischen Fasern 11 und 12 vorgesehen ist. Die Hülse 20, die ein hohles, langgestrecktes Organ darstellt, besitzt einen gleichförmigen Innenquerschnitt 21, welcher größer ist als der Durchmesser der Fasern 11 und 12, um jede der Fasern 11 und 12 an jeder Stelle längs des Innenquerschnitts 21 lose zu umgeben und damit ein müheloses Einführen der Fasern zu gewährleisten sowie einen losen Sitz zu bilden. Der Innenquerschnitt 21 und die Hülse 20 werden vorzugsweise so gewählt, daß die Hülse 20 ausreichend klein ist, um die Vorteile einer kleinen, die Hülse 20 als Bestandteil umfassenden Verspleißung zu erhalten und dennoch ein müheloses Einführen der Fasern in die Ηϋΐεε zu gestatten. Wenn beispielsweise der Innenquerschnitt 21 der Hülse 20 entsprechend der Darstellung gemäß F i g. 1 quadratisch ist, ist die Länge der inneren Seitenkante 23 vorzugsweise 10 bis 70% größer

als der Durchmesser der Fasern 11 und 12. Die obere Grenze wird so gewählt, daß die Fasern während des Einführens nicht versehentlich in der Hülse 20 aneinander vorbeigleiten können.

Der Innenquerschnitt 21 besitzt zumindest eine von zwei unter einem gegenseitigen Winke! θ angeordnete Innenflächen 26 definierte Ecke 22, welche eine Faserausrichtrinne 24 in der Innenfläche 26 der Hülse 20 im wesentlichen parallel zu der Hülsenlängsachse 28 bildet Die Ecke 22 stellt eine Torsionsgleichgewichtszone der Hülse 20 dar, wenn die in gegenüberliegenden Hülsenenden 27 bzw. 29 eingeführten und bezüglich der Längsachse 28 gebogenen Fasern 11 und 12 an die Innenflächen 26 der Hülse 20 anstoßen.

F i g. 1 zeigt ferner die fertige Verbindung der optischen Fasern 11 und 12, welche innerhalb der Hülse 20 in Querrichtung aufeinander ausgerichtet sind und stumpf aufeinanderstoßen. Die gebogenen Fasern 11 und 12 befinden sich in einem stabilen Zustand, da ihre Faserenden 13 bzw. 14 in der Faserausrichtrinne 24 untergebracht sind. Die Faserausrichtrinne 24 besitzt vorzugsweise einen Winkel β von etwa 90°, um die in Querrichtung ausgerichteten Fasern in einem stabilen Zustand zu halten. Eine Rinne 24 mit einem größeren Winkel würde eine geringere Stabilität hinsichtlich der Lagehaitung der Faserenden 13 und 14 gewährleisten. Bei einem Winkel θ der Rinne 24 kleiner als 90° würde dagegen die Einfühning der Fasern schwieriger sein aufgrund der Abflachung des Innenquerschnhte. Im Ergebnis erweist sich daher ein Winkel θ zwischen 60° und 150° als besonders günstig.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Hülse 20 eine quadratische Querschnittsform mit vier Ecken, von denen jede als Faserausrichtrinne 24 dienen kann. In vorteilhafter Weise liegt daher der Winkel θ jeder Rinne 24 bei 90°. Hierbei ist das Einführen der Fasern verhältnismäßig leicht, da sämtliche Seiten die gleiche Abmessung besitzen.

Bei der Querausrichtung werden die Faserenden 13 und 14 in einer ersten Faserausrichtrinne 24 untergebracht, wobei die Fasern 11 und 12 über ihre Länge hinweg gegen die diagonal gegenüberliegende, zweite Faserausrichtrinne 25 in der Nähe der Enden 27 und 29 der Hülse 20 zur Erzielung einer höheren Stabilität verspannt werden. Die zweite Rinne 25 gewährleistet in vorteilhafter Weise eine ständige Ausrichtung der gebogenen Fasern 11 und 12 bei deren Vorschieben in gegenseitige Stoßverbindung.

Neben einer quadratischen Querschnittsform können ohne weiteres auch andere Querschnittsformen vorgesehen werden. Beispielsweise kann die in Fig.2A veranschaulichte Hülse 30 verwendet werden, die einen gleichförmigen Innenquerschnitt mit einer Ecke 24 besitzt. Ferner kann die in F i g. 2B dargestellte Hülse verwendet werden, die einen gleichförmigen Innenquerschnitt mit zwei Ecken 24 besitzt. Dabei liegen sich die Ecken 24 in vorteilhafter Weise diagonal gegenüber, was eine größere Stabilität der ausgerichteten Fasern als in einer quadratischen Hülse gewährleistet Querschnittsformen mit mehr als vier Faserausrichtrinnen sind zwar möglich, doch vergrößern sich dabei die Winkel der Rinnen und gewährleisten deshalb, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, eine weniger stabile Positionierung der Fasern.

Die Faseraufnahff ehülse 20 kann um ihre Längsachse 20 in Abhängigkeit Von Kräften gedreht werden, welche entstehen, wenn die %usa<nmenpassenden Fasern 11 und 12 gegen die Hülselinnenflächen 26 gebogen werden.

Vorteilhaft ist die Hülse 20 dünnwandig, um die zur Drehung der Hülse 20 erforderlichen Kräfte auf einem Minimum zu halten und eine kleinere Abmessung der fertigen Verspleißung zu erzielen. Die Innenflächen 20 sind ferner in vorteilhafter Weise glatt, um eine mühelose Bewegung der Hülse 20 bezüglich der Fasern 11 und 12 zu gestatten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Hülse 20 in vorteilhafter Weise aus Glas. Es ist manchmal günstig, wenn das Glas durchsichtig ist, um die visuelle Erkennung der fertigen Verbindung zu erleichtern. Des weiteren dürften auch Hülsen aus Kunststoff gut geeignet sein.
Zur Herstellung einer ausgerichteten Verbindung werden zusammenpassende optische Fasern 11 und 12 in gegenüberliegende Enden 27 und 29 der Hülse 20 ohne spezielle Orientierung bezüglich der Hülse 20 eingeführt, wie anhand von F i g. 3 veranschaulicht ist. Die Faserenden 13 und 14 sind vorteilhaft flach ausgebildet obwohl sie nicht optisch poiiert z\, iein brauchen. Die Fasern 11 und 12 werden vorzugsweise solange eingeführt bis sie sich im wesentlichen gegenüberstehen; ihre Trennung verhindert jeden körperlichen Kontakt zwischen den Faserenden, welcher ihre Bewegung während des erläuterten Ausrichtvorgangs vereiteln könnte.

Die eingeführten Fasern 11 und 12 werden anschließend unter einem Winkel bezüglich der Längsachse 28 gebogen, um die Fasern 11 und 12 gegen die Innenflächen der Hülse 20 zu verspannen. Das Ausmaß der gewünschten Biegung hängt ab von der Größe der Hülse 20 und der Fasersteifigkeit Die Fasern 11 und 12 sollten ausreichend gegen die Innenflächen 20 verspannt werden, um die erforderlichen, auf die Hülse 20 wirkenden Kotationskräfte zu erzeugen. Aufgrund dieser Kräfte dreht sich die Hülse 20 so lange, bis die Faserenden 13 und 14 in der Faserausrichtrinne 24 untergebracht sind (F i g. 1), wodurch eine Querausrichtung der Faserenden erzielt wird. Nach erfolgter Ausrichtung werden ,die Fasern 11 und 12 im noch gebogenen Zustand gegeneinanderbewegi, bis sie mit ihren Enden aufeinanderstoßen. In Fig. 1 ist die Biegung der Fasern 11 und 12 zum Zwecke einer besseren Veranschaulichung übertrieben dargestellt. In der Praxis ist die Hülsenlänge wesentlich größer in bezug auf den Innenquerschnitt als in F i g. 1 dargestellt da auch die Fasern steifer sind.

Da die Länge der Hülse 20 bezüglich des Innenquerschnitts 21 nicht so kurz ist, wie dargestellt, sind die Längsachsen der Fasern gegeneinander angeschrägt, trotzdem die Fasern in Querrichtung aufeinander ausgerichtet sind. Dennoch ist die Hülsenlänge kurz genug bezüglich des Innenquerschnitts 21, um die zur Erzeugung der auf die Hülse 20 wirkenden Rotationskräfte e<-fos Je rliche Biegung zu gestatten.
Bei der Querausrichtung ist es günstig, wenn die Längsachsen der zusammenpassenden Fasern 11 und 12 mit einer Toleranz von 1° auf einer gemeinsamen Längsachse liegen. Zur Gewährleistung, daß die Längsachsen der Fasern 11 und 12 nicht mehr als um Γ auseinanderliegen, kann beispielsweise eine Hülsenlänge von 13 mm bei einer quadratischen Hülse mit einer Innenkante von 0,15 mm verwendet werden.

Zur bleibenden Fertigstellung der Verspleißung kann eine Brechungsindex-Anpassungsflüssigkeit, z. B. härtendes Epoxyharz verwendet werden, das man in und um die Stoßverbindung aushärten läßt. Manchmal ist es günstig, wenn die Brechungsindex-Anpassungsflüssigkeit in die Hülse 20 vor dem Einführen der Fasern eingebracht wird; die Flüssigkeit kann dann dazu dienen, Ver-

unreinigungen an den Faserenden 13 und 14 während des Einfahrens der Fasern wegzuwaschen.

In Fällen, in denen eine zeitweilige Verspleißung gewünscht wird, kann ein thermoplastisches Material, z. B. Polymethylmetakrylat. verwendet werden, um die gegeneinander anstoßenden Fasern in ihrer Lage zu halten. Zur Aufhebung der Verbindung wird das Material erhitzt, wodurch die Fasern getrennt werden können.

Ein weiterer Vorschlag zur Vervollständigung einer zeitweiligen Verspleißung besteht darin, die Stoßverbindung in eine Haltevorrichtung gemäß Fig.4A zu setzen. Die Haltevorrichtung umfaßt eine obere und eine untere Klemmplatte 35 bzw. 36, welche gegeneinander bewegt werden können. Die Klemmflächen 38 und 39 sind jeweils mit einer dicken, weichen Schicht 37 aus einem Material, wie beispielsweise Äthylen-Vinyl-Acetat-Kopolymerisat (EVA) ausgekleidet. Die weiche Schicht 37 an jeder Klemmplatte besitzt eine Vertiefung 40 zum Einsetzen einer Hülse 20, derart, daß die Verbindung in Luft gehalten wird, wenn die Klemmplatten 35 und 36 gegeneinander bewegt werden. Wie in Fig.4B dargestellt ist, werden die Fasern in ihrer gebogenen Lage bei geschlossenen Klemmplatten 35 und 36 gehalten.

In Fig.5 ist eine Vorrichtung zum Verbinden eines zusammenpassenden Paares optischer Fasern veranschaulicht. Bei dieser Vorrichtung ist auf einer Grundplatte 41 ein Positionierungsblock 42 montiert, auf dessen Oberseite 46 sich eine Hülsenpositionierungsnut 44 zum Einlegen der Faseraufnahmehülse 20 befindet. In der Nähe jedes Endes der Nut 44 befindet sich eine Faserführungseinrichtung 50. Jede Faserführungseinrichtung 50 umfaßt einen Führungsblock 52 mit einem Faserführungskanal 54, der sich in axialer Ausrichtung mit der Nut 44 befindet

An jedem Führungsblock 52 ist eine Faserführungsplatte 56 drehbar befestigt, derart, daß sie neben dem Positionierungsblock 42 liegt Die obere Oberfläche 58 der Platte 56 besitzt ebenfalls einen Faserführungskanal 60, der sich in axialer Ausrichtung mit dem Kanal 54 und der Nut 44 während der anfänglichen Einführung der Fasern 11 und 12 in die Hülse 20 befindet.

Die Führungskanäle 54 und 60 jeder Einrichtung 50 steuern die Einführung der zugeordneten Fasern 11 und 12 in die gegenüberliegenden Enden der Hülse 20, worauf die Fasern 11 bzw. 12 mittels einer Klammer 48 an jedem Führungsblock 52 festgehalten werden. Die Klammern 48 sind vorteilhaft mit einem Material wie beispielsweise EVA ausgekleidet

Jede Platte 56 dreht sich um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Nut 44 orientiert ist wobei die Drehung vorzugsweise in Aufwärtsrichtung erfolgt Wenn beide eingeführten Fasern 11 und 12 durch Aufwärtsschwenken der Platten 56 relativ zu der Hülse 20 gebogen sind, wird die Hülse 20 von dem Positionierungsblock 42 abgehoben und einer freien Drehung in Abhängigkeit der von den gebogenen Fasern gegen die Innenflächen 26 der Hülse 20 erzeugten Kräfte überlassen, bis die Faserenden 13 und 14 in einer Faserausrichtrinne 24 untergebracht sind. Die Platten 56 können mittels irgendeiner geeigneten, bekannten Einrichtung verschwenkt werden.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Positionierungsblock 42 nach dem Einführen der Faser abgesenkt werden, wobei die Fühningsplatten 56 in seitlieher Richtung gedreht werden können, um eine Verbiegung der Faser und damit eine Drehung der Hülse 20 zu Es sei vermerkt, daß die Nut 44 sehr flach ausgebildet werden kann und daß die Hülse 20 auf ihrer Außenseite zylindrisch sein kann, so daß eine Drehung der Hülse 20 möglich ist, während sich diese noch in Kontakt mit der Nut 44 befindet.

Jeder Führungsblock 52 ist über eine Nut-Feder-Führungsbahn gleitend auf der Grundplatte 41 montiert. Die Führungsbahn 62 gestattet eine Bewegung der Führungsblöcke 52 in einer Richtung parallel zu der Längsachse der Nut 44, um die in Querrichtung ausgerichteten Fasern 11 und 12 gegeneinander auf Stoß zu verschieben. Anschließend wird die Verspleißung mittels eines Epoxyharzes oder einer halternden Aufspannvorrichtung in gewünschter Weise fertiggestellt.

Wenn eine Verspleißung mit Epoxyharz hergestellt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung den aneinander anstoßenden Fasern eine in F i g. 6 dargestellte glockenförmige Kurve verleiht, wodurch ausreichend große Kräfte erzeugt werden, um eine Trennung der Fasern 11 und 12 während des Aushärtens des Epoxyharzes zu verhindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden von zusammenpassenden Enden eines Paares optischer Fasern in einer Verspleißvorrichtung mit einer die Fasern lose umgebenden Faseraufnahmehülse, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: