DE2648652A1

DE2648652A1 - Verbindungsvorrichtung fuer optische fasern

Info

Publication number: DE2648652A1
Application number: DE19762648652
Authority: DE
Inventors: Peter Klaus Runge
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-05-12
Also published as: SE7612057L; CH600357A5; NL173442C; US4107242A; ES453200A1; NL173442B; DE2648652C3; JPS6058447B2; AU506531B2; BE848029A; NL7612440A; FR2331804A1; SE425194B; AU1935376A; JPS5882214A; GB1534327A; IT1071836B; FR2331804B1; JPS5260638A; DE2648652B2

Description

BLUMBÄCH . WESER · BERGEN . KRÄMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckesiraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Tsiex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Siraße 43 Telefon (06121) 562943/5619SS Telex 04-136237

Western Electric Company, Incorporated Runge

New York, N.Y., USA

Verbindungsvorrichtung für optische Fasern

Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungsvorrichtungen für optische Fasern, bei denen das Anschlußende der Faser von einem Verbindungskörper umgeben ist.

In den vergangenen Jahren sind beachtliche Fortschritte in der Technologie einer verlustarmen Informationsübertragung mit Hilfe von Lichtstrahlenbündeln durch fadenförmige optische Glasfasern erzielt worden. Die Verwendung von Licht als Nachrichtenübertragungsmedium ist von großem kommerziellem Interesse, da optische Fasern eine viel größere Kanalkapazität als Mikrowellen-Wellenleiter und drahtgebundene Übertragungsleitungen versprechen. Die Fasern sind billig und kompakt, und sie sind mit Sendern, Zwischenstationen und Empfängern - in miniaturisierter Ausführung kompatibel.

München: !Cramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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Mit der Entwicklung optischer Übertragungsanlagen ist auch ein Bedürnis nach einer billigen Vorrichtung zum Verbinden ·■«?- und Trennen optischer Fasern entstanden, um so ein Einfügen, Entfernen und Prüfen von Netzwerkkomponenten zu ermöglichen. Eine derartige Verbindungsvorrichtung sollte vergleichsweise klein und bequem zu handhaben sein, wenig Wartung erfordern und für das durchgehende Licht kein zu nennenswerter Dämpfung führendes Hindernis sein.

Brechungsindex-Diskontinuitäten im Licbtübertragungsweg tragen zu Lichtverlusten oder -dämpfung bei. Häufig wird zur Verringerung der Dämpfung eine Substanz zwischen die Faserenden verbracht, die hinsichtlich ihres Brechungsindexes an den des Lichtübertragungsweges in.-der Faser angepaßt ist. Wie in der US-PS 3 914 880 beschrieben, ist das übliche Brechungs indexanpaßmaterial eine Flüssigkeit, die offensichtliche Wartungsnachteile mit sich bringt, oder ein Klebstoff, der ohne zusätzliche Maßnahmen, wie Erwärmung nicht leicht lösbar ist.

Weiterhin ist, wenn die Durchmesser der optischen Faserenden^" " in der Größenordnung von 0,1 mm oder weniger liegen, müssen die Faserenden genau zueinander ausgerichtet und einander dicht gegenüberliegend angeordnet werden, um einen verlustarmen Lichtdurchgang zu erhalten. Die meisten bekannten optischen

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Verbindimgsvorrichtungen erfordern langwierige land sorgfältige Einstellungen, um gute Ausrichtung und dichte Annäherung der Faserenden zu erreichen, und/oder erfordern sie bei der Herstellung hohe Präzision.

Die Wartungsnachteile und die Anschlußschwierigkeiten bei den bekannten Verbindungsvorrichtungen für optische Fasern werden nun gemäß der Erfindung durch das Prinzip flexibler Grenzflächen vermieden» Gemäß der Erfindung erstreckt, sich jedes Faserende durch den Verbindungskörper und ist mit einem transparenten, flexiblen Schutzkontaktkörper aus Silicongummi oder einem äquivalenten Material versehen, so daß ablaufende Flüssigkeiten unnötig sind. Ein Faserausrichtungshalter sorgt für im wesentlichen kolineare Ausrichtung der Faserenden, um eine verlustarme Verbindung sicherzustellen. Die auf den beiden Faserenden angeordneten Kontaktkörper werden zusammengebracht und gegeneinandergehalten derart, daß sie unter Verformung einander berühren, wodurch die optische Verbindung vervollständigt ist. Ein Lösen der Verbindung erfolgt einfach durch bloße Rückwärtsbewegung, die den mechanischen Kontakt unterbricht, so daß das flexible Material seine unverformte Gestalt annimmt. Auf diese Weise werden die den Flüssigkeiten oder Klebstoffen zugeordneten Nachteile durch die Erfindung vermieden. Wenn die Kontaktkörper hinsichtlich des Brechungsindexes im wesent3.ichen an die

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Fasern angepaßt sind, sind Diskontinuitäten vermieden und wird der Mchtverlust entscheidend verringert. Da die Kontaktkörper flexibel sind, sind End-Äbstandstoleranzen der Fasern in ihren Haltern nicht kritisch.

Bei einer Äusführungsform der Erfindung, die insbesondere bei Fasern kleinen Durchmessers vorteilhaft ist, ist das Ende der optischen Faser von einem billigen Epoxy- oder Polyester-Gießling von kegeliger Gestalt als dem Verbindungskörper usgeben. Bsr Yerbindungskörper ist entweder so geformt, daß er in einen anderen, als sein Gegenstück ausgebildeter VerbindungskSr-per eingepaßt ist_f oder zur Verwendung bei einer Halterung mit einem Paar einander gegenüberstehender kegelförmiger Flächen, die die Verbindungskörper aufnehmen, ausgeformt ist. Ein kleines Tröpfchen aus Silicongummi, Epoxyharz oder dergleichen wird auf das Faserende aufgebracht, um den flexiblen Eontakt herzustellen. Das Material härtet aus und haftet sowohl am Faserende als auch am benachbarten Teil des VerbindüBgskSrpers.

Der außergewöhnliche Vorteil d<;r kegelförmigen Gestalt beruht auf praktischen Erwägungen. Die Anordnung ineinandergreifender kegelförmiger Flächen setzt mechanische Größenänderungen der Eingriff steile (infolge Herstellungstoleranzen und TemperatnrMnderungen) in Faserend-Abstandsänderungen um, es wird daher eine Fehlausrichtung der Faserenden mit dem beglei-

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tenden Lichtverlust vermieden. Die EndabStandsänderungen sind kein Problem, da sie durch die ilexiblen Kontaktkörper kompensiert werden. Durch die Erfindung wird daher eine schnell lösbare verlustarme Verbindungsvorrichtung für optische Fasern bereitgestellt, die keinerlei langwierige Justierraaßnahmen zur Ausrichtung selbst der dünnsten Pasern erfordert.

Nachstehend ist die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung für optische Fasern mit zwei optischen Verbindungshälften im verbundenen Zustand,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1 im optisch getrennten Zustand,

Fig. 3 die entsprechende Schnittansicht der Ausführungsform nach. Fig. 1 bei hergestellter optischer Verbindung,

Fig. 4 eine vereinfachte Ansicht dreier Gießformblöcke einer Gießformanordnung zur Herstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungsvorrichtung für optische Fasern,

Fig. 5 eine Schnittansicht der Gießformanordnung nach Fig. 4 in teilweise geöffnetem Zustand,

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Fig. 6 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Faserverbindungshälfte,

Fig. 7 eine bildliche Illustrierung der Schritte für das Aufbringen eines klaren, flexiblen und im Brechungsindex angepaßten kegeligen Domes entsprechend der Erfindung,

Fig. 8 eine Schrägansicht einer gestellmontierten Faserverbindungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 9 und 10 Schnittansichten der Anordnung nach Fig. 8 im gelösten bzw. verbundenen Zustand.

¥ie in Fig. 1 dargestellt, hält ein von einer Base 6 getragener Sockel 1 Verbindungskörper 3 und 3* mit kegelförmigen Eingriff sf lächenteilen 2 und 2¹ in gegenseitiger, kolinearer Ausrichtung zueinander. Die Verbindungskörper 3 und 3¹ umgeben die optischen Fasern 5 bzw. 5', die durch Hülsen 4 bzw. 4' gehalten sind. Die optische Verbindung erfolgt innerhalb des Sockels 1 in einer in Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellten Weise.

Fig. 2 zeigt die konischen Kegelteile 2 und 2¹ und den Sockel 1 unmittelbar vor Vervollständigung der optischen Verbindung. Die Kegelteile 2 und 2¹ sind mit Stirnflächen 12 bzw. 12^f versehen die die Enden der optischen Fasern 5 bzw. 5* umgeben. Die Stirnflächen 13 und 13' der optischen Fasern stehen sich

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freiliegend einander gegenüber. Die Stirnflächen 13 und 13^! ebenso auch die benachbarten Flächen 12 und 12' sind von transparenten, flexiblen Kontaktgliedern 11 bzw. 11^f bedeckt.

Sodann erfolgt die optische Verbindung (Fig. 3). Hierbei stossen die flexiblen Glieder 11 und 11' aufeinander derart, daß sie sich unter Verformung einander berühren und so die optische Verbindung vervollständigt ist. Gleichzeitig kommt der Kegelteil 12 in mechanischen Kontakt mit seiner als Gegenstück ausgebildeten Eingriffsfläche 10 des Sockels 1, so daß die Faserenden kolinear zueinander ausgerichtet sind. Ein Lichtstrahlenbündel 15, das das Ende der Faser 5 passiert, verläßt die Stirnfläche 13 und tritt in den Kontakt 11 mit minimaler Reflexion oder Dämpfung ein, wenn dieser im Brechungsindex mit dem lichtführenden Bereich der Faser 5 angepaßt ist. Das Lichtstrahlenbündel, nunmehr als Strahlenbündel 16 bezeichnet, geht durch den Kontakt 11 und tritt in den Kontakt 11' über die flexible Grenzfläche im Kontaktbereich 14 ein. Der Lichtverlust ist hier vernachlässigbar, da an der Grenzfläche kein Brechungsindex-Sprung vorhanden ist. Das Lichtiritt dann in die Stirnfläche 13' der Faser 5¹ ein und verläuft dann längs der Faser 5¹ als Strahlenbündel 17.

Bei der vorliegenden Faserverbindungsvorrichtung wird der Scheitelhalbwinkel 18 des konischen Eingriffsteils im Hinblick

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auf sichere Halterung und Ausrichtung der optischen Faserenden gewählt. Generell gesprochen, liegt die untere Grenze für einen geeigneten Scheitelhalbwinkel 18 dort, wo die durch die Flächen 2 und 10 dargestellten Eingriffsflächen selbstblockierend werden, während die obere Grenze bei etwa 45° gelegen, ist, bei der die Oberfläche 10 aufhört, eine nennenswerte Halterung für den Kegelteil 2 zu sein. Das Teil 2 kann alternativ auch als Pyramidenstumpf ausgebildet sein, wobei für die Neigung der Pyramidenflächen ähnliche Überlegungen zutreffen.

Bei einer zu Versuchszwecken aufgebauten erfindungsgemäßen Faserverbindungsvorrichtung wurde gefunden, daß ein Scheitelhalbwinkel von etwa 10 eine ausgezeichnete Halterung ohne Selbstblockierung liefert. Hierbei wurden Multimoden-Fasern mit sich (in radialer Richtung) graduell änderndem Brechungsindex und eines Kerndurchmessers von 55 Mikrometer bei einem Manteldurchmesser von 110 Mikrometer benutzt. Die in der nachstehend beschriebenen Weise hergestellten Verbindungsvorrichtungen lieferten eine axiale Fehlausrichtung zwischen gekoppelten Fasern von weniger als ;> Mikrometer.

Nach Vervollständigung der optischen Verbindung lag der Nominalabstand zwischen den Faserstirnflächen 13 und 13^! bei 30 Mikrometern. Die Breite der flexiblen Kontaktstücke 11 und

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11',die die Faserstirnflächen 13 und 13' sowie die Stirnflächen 12 und 12¹ bedeckten, betrug etwa 5 Faserdurchmesser, Das Kontaktmaterial bedeckte die FaserStirnflächen auf eine Tiefe von 50 bis 100 Mikrometer. Im verbundenen Zustand wurden die Kontakte um einen Faktor von mehr als 2 zu 1 gequetscht. Der Sockel hatte zwei in koaxialer Ausrichtung gegenüberstehende konisch hohle Aufnahmeflächen 10 und 10', die aus Messing hergestellt waren, während die Verbindungskörper aus einer Guß-Verbindung zusammengesetzt waren.

Die Versuche zur Bestimmung des Lichtverlustes bei der vorstehend beschriebenen Faserverbindungsvorrichtung wurden mit einem kohärenten Lichtstrahlenbündel von einem Helium-Neon-Laser einer Wellenlänge von etwa 0,63 Mikrometer durchgeführt. Jeder von zahlreichen Verbindungskörpern 3¹ (Fig. 1) wurde außerhalb des Sockels wenigstens sechsmal verdreht und wieder eingesetzt, und zwar gegen den Kontakt 11 eines Standardkörpers 3» so daß der schlechteste Übertragungsverlust jeweils gemessen werden konnte. Insgesamt wurden jeweils 198 Verbindungshälften geprüft und in 90 % der Fälle lag der 'Übertragungsverlust unter 0,14 dB, was. ein ausgezeichneter Wert bei Verwendung in optischen Nachrichtenübertragungsanlagen ist.

Der' Erfolg dieser neuartigen Verbindungsvorrichtung ist weitgehend der hohen Zweckmäßigkeit des Brechungsindexanpassungs-

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Kontaktkörpers zuzuschreiben. Die Brechungsindexanpassung reduziert Übertragungsverluste, die erstens durch Fresnel-Reflexion von etwas Licht an Jeder Faserstirnflache und zweitens durch Auffächern des Restes des Lichtes durch Fresnel-Brechung beim Durchgang durch eine Stirnfläche hervorgerufen werden. Wenn keine Brechungsindexanpassung benutzt wurde, war der Übertragungsverlust infolge der Fresnel-Reflexions- und -brechungseffekte etwa 0_?6 dB größer.

Vom Standpunkt der Herstellung jeder Verbindungshälfte oder -einheit her gesehen, führt die Herstellung selber leicht zu einer billigen Präzisionsausrichtung von Fasern selbst kleinen Durchmessers im Verbindungskörper, so daß dieser auch in Massenproduktion hergestellt und -im Arbeitsfeld verwendet werden kann, ohne daß umständliche Justierungen erforderlich wären. Bei dem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung wird allgemein gesprochen das Ende der optischen Faser zunächst vom Verbindungskörper umschlossen, wonach die Kontaktkörper-Substanz auf die Faserstirnfläche aufgebracht und ausgehärtet wird. Die nachstehend beschriebenen Einzelheiten dieses Verfahrens geben Aufsdiuß über dessen Umfang.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Verbindungskörper kann zweckmäßig und preiswert mit Hilfe einer Gießformanordnung der in Fig. 4 und 5 dargestellten Art hergestellt werden. Der Doppel-

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konus-Sockel wird zweckmäßig gleichfalls als Formgußkörper hergestellt.

Fig. 4 zeigt ein Präzisionsformwerkzeug 20 von weitgehend quaderförmigem Umriß. Das Formwerkzeug 20 ist mit einem in Präzisionsbearbeitung hergestellten kegeligen Hohlraum 24 versehen. Das Formwerkzeug 20 wird in einer (nicht dargestellten) Halterung zusammen mit einem unteren und einem oberen Verbindungskörperblock 21 bzw. 22 angeordnet, die so geformt sind, daß ein zylindrischer Hohlraum 25 für den Verbindungskörper gebildet ist.

Fig. 5 zeigt das Präzisionsformwerkzeug 20 in Schnittansicht längs den Pfeilen 3B - 3B in Fig. 4. Der obere Verbindungskörperblock 22 ist abgenommen und gibt die Draufsicht auf den unteren Block 21 frei. Das Formwerkzeug 20 grenzt bei der Ebene 23 an die Blöcke 21 und 22 an.

Im Gießhohlraum 24, 25 ist in hierzu koaxialer Ausrichtung die Faser 5 eingespannt oder anderweitig gehalten. Wenn das benutzte Gußmaterial eine Viskosität und Strömungsgeschwindigkeit hat, die so sind, daß die Faser während des Gusses verbogen oder abgebrochen wird, kann eine zusätzliche Unterstützung durch eine Metallhülse 4 vorgesehen werden. Letztere wird, wenn sie benutzt wird, im Gußhohlraum in der dargestellten Weise angeordnet, ist also in einer Vertiefung des

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Blockes 21 selbsttragend gehalten. Die optische Faser 5 ist durch die Hülse 4 hindurchgeschoben und in die Öffnung 27 durch den Einführungstrichter 26 eingeführt, so daß das Ende der Faser 5 koaxial zum kegelförmigen Hohlraum 24 mit einer Genauigkeit ausgerichtet ist, die typischerweise kleiner als 1° Winkelabweichung beträgt.

Polytetrafluoräthylen-Scheiben 36 und eine Expoxy-Verkittung 37 halten die Faser innerhalb der Hülse 4 in Stellung. Statt dessen kann auch eine Polytetrafluoräthylen-Innenhülse, die von der Hülse 4 festgelegt wird, benutzt werden. In einer v/eiteren Abwandlung kann, wenn die Faser, v/ie beispielsweise in einem Kabel, eine dicke Kunststoffschutzummaiitelung besitzt, die Hülse groß genug gemacht werden derart, daß sie auf die Schutzummantelung aufgeschoben werden kann und so die Faser in Stellung hält.

Eine genaue Zentrierung und Einschmelzung der Faser 5 in der Öffnung 27 wird durch Kompression eines Rings 28 in einem Kanal 29 mit Hilfe eines Kolbens 30 bewerkstelligt, an dessen Kopf 32 eine Widerlagerfläche vorgesehen ist, gegen die eine Schraube 33 eingedreht wird. Die Schraube 33 ist mit einem Schlitz für einen Schraubenzieher versehen und kann so von außen eingestellt werden. Der Ring 28 ist ein vorher mit Hilfe eines sich konzentrisch verjüngenden Zapfens hergestellter Gußkörper aus einem Material, beispielsweise Silicongummi oder

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dergleichen, das temperaturbeständig ist und keiner Zersetzung unterliegt, wenn es in einem begrenzten Raum erhitzt wird. Das heißvulkanisierende Gießharz Dow Coming Sylgard ist für diesen Zweck geeignet und kann von Dow Corning, Midland, Michigan, USA, bezogen werden.

Ein Präzisionstrichter 38 erhöht, wie gefunden wurde, das Zentrierungsvermögen des Ringes 28. Der Trichter 38 ist koaxial zur Kegelfläche des Hohlraums 24 mit einer Toleranz von weniger als ein Mikrometer. Andererseits ist der Trichterscheitel-Halbwinkel nichtkritisch und beträgt zweckmäßig 75°.

Der Ring 28 wird teilweise komprimiert, so daß die mit Ultraschall gereirigte Faser 5 längs des Führungstrichters 26 durch die Öffnung 27, den Ring 28 und einen Kanal 31 des Kolbens -30 eingeführt werden kann. Wenn eine Nylon- oder eine andere Weichbeschichtung auf der Faser vorgesehen ist, dann wird diese Beschichtung vorteilhafterweise wenigstens im Bereich zwischen Hülse 4 und Kolben 3 im Hinblick auf möglichst genaue Zentrierung der Faser abgestreift. Der Ring 28 wird dann voll komprimiert, und die Anordnung, die den oberen Block22, den unteren Block 21 und das Präzisionsformwerkzeug 20 umfaßt, wird im zusammengebauten Zustand auf Spritzgußtemperatur (transfer molding temperature) erhitzt.

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Ein geeignetes Spritzgußmaterial ist ein solches, das gute Formstabilität, lineares Schrumpfverhalten, niedrigen Expansionskoeffizienten und hohe Abriebsfestigkeit besitzt. Die Gußströmung sollte so weich wie möglich sein, um Faserverbiegung oder -bruch zu vermeiden. Die Warmstandzeit sollte kurz sein, um die Herstellungszykluszeit zu verringern. Gießfähige Polyester und Expoxyharze sind für die Gießsubstanz geeignet. Eine Beimischung von Quarz oder anderen mineralischen Füllmaterialien stabilisiert das gegossene Medium, reduziert das Schrumpfen und verbessert die Abriebsfestigkeit der Oberfläche. Das spezielle Gußmaterial, das zur Demonstration der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, war Hysol Epoxy Molding Powder, MG6 Mineral Filled, das von der Hysol Division of Dexter Corporation, Olean, New York, USA, vertrieben wird und auf die US-PS 3 484 398 zurückgeht.

Das MG6-Vergußpulver wird sechs Minuten lang auf 85° C erhitzt. Über einen Vakuumkanal 35 wird der Hohlraum des Gießwerkzeuges auf 0,01 Torr unmittelbar vor der Beschickung mit dem Vergußmaterial evakuiert. Sodann wird das MG6-Material bei einem Druck von 28,7 bis 31,5 kg/cm durch einen 51 Mikrometer breiten Angußkanal 34 in den Formhohlraum gedrückt, der auf 150 bis 160° C erwärmt ist. Die Breite des Entlüftungsoder Evakuierungskanals 35 ist 25,4 Mikrometer, was klein

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genug ist, so daß die mit einem mineralischen Füllmaterial versetzte Spritzgußmasse zwar durch den Angußkanal 34 eintreten, den Formhohlraum aber nicht über den Entlüftungskanal 35 verlassen kann. Die in den Formhohlraum über den Angußkanal 34 eintretende Srptzgußmasse umgibt das Ende der optischen Faser, wenn sie die Hohlräume 25 und 24 rasch füllt und längs des Einführungstrichters 26 zur Öffnung 27 läuft, die bei der Spritzgußtemperatur durch die thermische Expansion des Rings 28 verschlossen ist. Das Gießmaterial schiebt jegliches Restgas im Hohlraum 24 vor sich her und befördert es in das Innere der Hülse 4. Auf diese Weise wird das Ende der Faser 5 von einem Verbindungskörper mit einer präzisen Konus-Eingriffsfläche umgössen, wobei die Faser 5 ihrerseits genau koaxial zu dem Konusteil des Gußkörpers ausgerichtet ist. Die hergestellten Verbindungskörper hatten die folgenden Abmessungen: 6,34 mm Zylinderkörper-Durchmesser, 10° Konusscheitelhalbwinkel und 5,6 mm Konuslänge. Der gegossene Körper wird 5 Minuten lang ausgehärtet, zur Entspannung des Rings 28 abgekühlt, der Form entnommen, dann einer 4 stündigen Nachaushärtung bei 150° C unterzogen.

Es versteht sich, daß zahlreiche der beschriebenen Details des Gießverfahrens von den Eigenschaften der speziell benutzten Vergußmasse abhängt. Deshalb ist, während Hysol MG6 zur Erläuterung der Erfindung benutzt wurde, der Umfang des

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vorliegenden Verfahrens nicht auf die vorstehende Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels zum Umgießen der Faser mit einer Substanz im Spritzgußverfahren beschränkt.

Zur weiteren Erläuterung des Umfangs des vorliegenden Verfahrens ist in Fig. 6 eine alternative Ausführungsform dargestellt, mit der das Ende einer optischen Faser von einem Verbindungskörper umschlossen werden kann. Hierbei wird ein Verbindungskörper 40 mit einer konischen Eingriffsfläche 42 im Spritzgußverfahren hergestellt derart, daß er einen sich verjüngenden Kanal 43 aufweist, worauf dann der Verbindungskörper 40 an der Faser 41 nach irgendeiner geeigneten Methode befestigt werden kann. Der Kanal 43 hat eine breite Aufnahmeöffnung und einen Führungskonus für ein leichtes Einsetzen der Faser 41, auch wenn dieses im Feld erfolgt. Der Winkel 46 des sich verjüngenden Teils im Bereich der Spitze 45 des Körpers ist klein gewählt, zweckmäßig 2°, so daß eine winkelmäßige Fehlausrichtung der Faserachse vernachlässigbar ist.

Der Kanal 43 wird durch Umgießen eines sich verjüngenden Dornes anstelle der Hülse 4, ansonsten in ähnlicher V/eise wie in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben, hergestellt. Der Dorn hat eine der Form des Kanals 43 entsprechende Form und ein drahtähnliches Ende, das nur wenig größer ist als der Durchmesser der optischen Faser. Das Dornende erstreckt sich durch

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die Öffnung 27 in Fig, 5 und wird vom Ring 28 während des Gießprozesses ergriffen.

Nach Beendigung des Gießprozesses wird der obere Körperblock 22 entfernt, werden das Präzisionsformwerkzeug 20 und der Verbindungskörper 40 gegenüber dem unteren Körperblock 21 angehoben und wird der Verbindungskörper 40 aus dem Hohlraum 24 des Formwerkzeuges 20 entfernt. Der Dorn, dessen dickeres Ende aus dem Verbindungskörper 40 wie das eine Ende der Hülse 4 in Fig. 1 vorsteht, wird dann hieran ergriffen und aus dem Verbindungskörper 40 herausgezogen.

Der Verbindungskörper 40 wird dann zweckmäßig an der optischen Faser 41 mit Hilfe eines Klebstoffes 44 befestigt, der jedes geeignete Material sein kann, das das Verbindungskörpermaterial und die Glasfaser miteinander zu verbinden vermag. Befriedigende Klebstoffe für einen MG6-Epoxy-Verbindungskörper und einer nylonbeschichteten Glasfaser sind unter anderem die schnellhärtenden Epoxy-Harze, beispielsweise das im Handel erhältliche Bipax Tra-bond BA 2106T der TRA-CON Inc., Medford, Massachusetts, USA.

Wenn die Stirnfläche der optischen Faser nicht schon vorher präpariert worden ist, dann wird sie in glatter und senkrecht zur Faserachse orientierter Form in der Nähe oder bei

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der Verbindungskörperspitze erzeugt (siehe Fig. 2). Wenn beispielsweise der Verbindungskörper aus der Form nach Fig. 5 entnommen-wird, dann steht das Ende der Faser 5 aus der Verbindungskörperspitze um einige Zentimeter vor. Die Faser kann dann zum Erhalt einer ebenen und senkrecht orientierten Stirnfläche nahe bei der Spitze hergestellt werden unter Ausübung von Spannung, Verbiegung und Einkerbung der Faser, wie dieses beschrieben ist in Optical Fiber End Preparation for Low-Loss Splices von D. Gloge et al, Bell System Technical Journal, Band 52, Nr. 9, November 1973, Seiten 1579 - 1588.

Fig. 7 zeigt ein Verfahren zum Aufbringen des flexiblen Kontaktkörper-Doms (47 in Fig. 4). Zu diesem Zweck wird eine Applikator-Spitze 50 in ein? flüssige Kontaktsubstanz 51 eingetaucht, die sich in einem Behälter 52 befindet. Als nächstes wird die Applikatorspitze 50 zurückgezogen, so daß sie ein Tropfen der Substanz 53 hält, der dann in Richtung des Pfeils 54 bewegt wird. Der Tropfen 53 wird dann mit der Spitze 50 als Kontaktkörper-Dom 33 auf die Stirnfläche 58 des Verbindungskörpers 59 appliziert derart, daß er die Stirnfläche 56 der Faser 57 und wenigstens einen Teil der Stirnfläche 58 bedeckt, um so die optische Verbindungseinheit zu vervollständigen. Andere Verfahren zum Aufbringen eines Kontaktkörpers sind gleichfalls möglich.

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Der Kontaktkörper 55 entsteht durch das Aufbringen des Tröpfchens 53 in konvexer, domartiger Form, es können aber auch andere Kontaktkörperformen Verwendung finden« In diesem Zusammenhang ist jede Kontaktkörperform befriedigend, die sich bei Berührung mit einem anderen Kontaktkörper verformt, um einen durchgehenden optischen Weg ohne Lufteinschlüsse oder anderen Diskontinuitäten zu erzeugen.

Als die Substanz 51 kann jegliches Material verwendet werden, das bequem" appliziert werden kann, zu einem flexiblen Körper aushärtet und bei der Übertragungswellenlänge der Faser transparent ist, vorzugsweise im Brechungsindex an den Brechungsindex der Stirnfläche der benutzten Faser angepaßt ist und an der Verbindungskörperspitze haftet. Handelsübliche Mischungen, die in dieser Hinsicht befriedigend sind, umfassen Epoxy-Verbindungen und Siliconkautschuke.

Unter den Siliconkautschukmaterialien sind die bei Raumtemperatur vulkanisierenden (RTV) Kautschuk-Fertigmischungen von Vorteil, da hierbei keine Notwendigkeit besteht, getrennt abgepackte Produkte zu mischen, und da sie bequemerweise auch in feuchter Raumluft aushärten. Sie "Silicone Liquid Rubbers" von J. A. C. Watt, Chemistry in Britain, Band 6, Nr. 12, Seiten 519 - 524 (1970). Ein handelsübliches Produkt, das sich bei den Versuchen als befriedigend erwiesen hat, ist der RTV-

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Siliconkautschuk Dow Corning 3140, der in 24 bis 72 Stunden
bei Raumtemperatur und bei 20 % Luftfeuchtigkeit ohne
korrosive Nebenprodukte aushärtet. Das ausgehärtete Produkt
ist für Anwendungen im Feld gut geeignet, da es in einem
Temperaturbereich von -65 bis +200° C flexibel bleibt. Im
ausgehärteten Zustand hat der RTV-Siliconkautschuk 3140 einen Brechungsindex von 1,46, der an den Brechungsindex von 1,458
der in den Versuchen benutzten germaniumdotierten dämpfungsarmen Quarzfaser hervorragend angepaßt ist.

Beispiele anderer Materialien, die bei Fasern mit unterschiedlichem Brechungsindex Verwendung finden können sind:

1. Dow Corning 734 RTV-Siliconkautschuk
η = 1,475

2. Epoxy-Gieß-Gel 904 der Castall, Inc., East Weymouth,
Mass., η = 1,477

3. Duralco 5300, ein transparentes Epoxy-Gel der
Cotronics Corp., New York City, η = 1,523.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann bei der Herstellung zahlreicher Verbindungsausführungen für optische Fasern angewandt
v/erden. Eine solche Ausführungsform zum Herstellen einer optischen Verbindung zwischen einem Gestell und einem gestellmontierten Modul ist in Fig. 8 dargestellt.

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Das Modulverbindungsgehäuse 61 und das Gestellverbindungsgehäuse 62 sind an dem zu befestigenden Modul bzw. Gestell (wie dargestellt) mit Nieten oder Schrauben bei 63 und 64 festgelegt. Eine sendeseitige optische Faser 65, die vom Verbindungskörper 66 umgeben ist, wird in das Modulverbindungsgehäuse 61 über den Einführungstrichter 67 (siehe auch Fig. 9) eingeführt, während die sendeseitige Faser 68, die vom Verbindungskörper 69 umgeben ist, in das Gestellverbindungsgehäuse 62 in ähnlicher Weise eingesetzt wird. Die empfangsseitigen optischen Faser- und Verbindungskörper-Einheiten 65^f, 66' und 68', 69* sind in Einführungstrichter wie 67* in gleicher Weise eingeführt. Wenn der Modul in dem Gestell montiert wird, werden an der Spitze angeschrägte Paßstifte 70 und 73, die seitlich zu den Achsen der optischen Fasern versetzt sind und nicht Bestandteil eines Lichtweges sind, in Führungsbohrungen 71 und 74 eingeführt, die gleichfalls mit Einführungstrichter 72 und 75 versehen sind.

Auf diese Weise wird eine Grob aus richtung der optischen Faserachsen vorab bewerkstelligt. Wenn die Paßstifte in ihre Führungsbohrungen gleiten, treten sie in Eingriff mit federbelasteten Stößeln (nicht dargestellt), die innerhalb der Führungen sitzen, von denen jede in einem Schlitz 82 verlaufende Hebelzapfen 81 besitzt, die auf die Staubabdeckung 79 stoßen. Der Eingriff beeinträchtigt selbstverständlich in keiner Weise

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die vorher bewerkstelligte Grobausrichtung. Die Staubabdekkirng 79 dreht sich um den Zapfen 80, der geeignet federbelastet ist. Wenn daher die Staubabdeckung 79 angehoben wird, sind die Spitzen 95' und der flexible Kontaktkörper 96' des Verbindungskörpers 69 im Kanal 77 in der Nähe des Empfangsführungskonus 76 freigelegt. Ähnliches gilt auch für den Verbindung skörp er 69'» Ersichtlich können zahlreiche Abdeckanordnungen und Mechanismen zur Verwendung bei den vorliegenden Verbindungsgliedern vorgesehen werden.

Fig. 9 und 10 zeigen eine Schnittansicht längs der Schnittebene 7A, 7A in Fig. 8. Die Figuren dienen zur Erläuterung von Einzelheiten der Verbindungskörper 66 und 69, die die optischen Fasern 65 und 68 umgeben, welche sich ihrerseits in grober Ausrichtung infolge des Eingriffs der Pai3stifte 70 und 73, wie bereits beschrieben, befinden. Die Verbindungskörper 66 und 69 befinden sich im Modulverbindungsgehäuse 61 bzw» Gestellverbindungsgehäuse 62 und werden dort in Stellung gehalten durch Kronenfedern 90 bzw. 90', die in die Einkerbungen 91 und 91^f eingreifen und sich gegen die Schrägflächen 92 und 92' legen.

Der Verbindungskörper 69 wird mit seinem Eingriffskonus 94^f gegen den Aufnahmekonus 98 im Kanal 97' durch die Kraft der Kronenfeder 90' auf die Schrägfläche 92' gedrängt und sicher

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in Stellung gehalten. Die Spitze 95' auf der» der Dom 96' haftet, ist so im Kanal 77 positioniert. Der Verbindungskörper 66 wird von der Kronenfeder 90 am Hals 91 lose gehalten, so daß der zylindrische Oberflächenteil 93 vom Kanal 97 umgeben ist und der Eingriffskonus 94 nebst Spitze 95 und Dom 96 zur Vervollständigung der optischen Verbindung vorbereitet ist.

Entsprechend Fig. 10 ist die optische Verbindung vervollständigt, wenn das ModulVerbindungsgehäuse 61 am Gestellverbin- ' dungsgehäuse 62 anliegt. Die Verbindungskörper 66 und 69 kommen zusammen, so daß die durchsichtigen flexiblen Dome 96 und 96' unter Deformierung einander berühren und die optische Verbindung vervollständigen. Die axiale Ausrichtung wird bewerkstelligt, wenn der Eingriffskonus 94 gegen die Aufnahmefläche 76 gepreßt wird, was durch die Wirkung der Schrägfläche 92 erfolgt, die gegen die Kraft der Kronenfeder 90 nach hinten gedrängt wird. Der so über die Verbindungskörper erzeugte Federdruck hält die Kontaktkörper 96 und 96* zusammen und damit die Faserenden in ihrer optisch verbundenen Stellung. Es sei bemerkt, daß der zylindrische Teil 93 im Kanal 97 ausweichbar gehaltert ist, so daß die axiale Ausrichtung in der dargestellten Weise erfolgen kann. Abrieb ist auf ein Mindestmaß herabgesetzt, da ein Vollflächenkontakt erst im letzten Moment der Verbindung erreicht wird.

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Die kegelförmig eingeformten Aufnahmeflächen 76 und 98 der Verbindungsvorrichtung können vorzugsweise mit radial verlaufenden seitlichen Nuten versehen sein, v/ie dieses für den Aufnahmekonus 76 in Fig. 9 dargestellt ist. In diesen seitlichen Nuten sammelt sich der in den Eingriffsbereich möglicherweise gelangende Staub an, und diese Nuten ermöglichen eine Selbstreinigungswirkung, wenn der Verbindungskörper wiederholt gesetzt und gelöst wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Oberfläche 94^f des Verbindungskörpers 69 mit der Fläche 98 verschmolzen oder einstückig gegossen sein_s so daß das Gehäuse 62 einer Verbindungsbuchse gleicht, deren Aufnahmefläche 76 den Eingriffskonus 94 des Verbindungskörpers 66 aufnimmt. Weiterhin kann ein Bayonettverschluß oder dergleichen zur Begrenzung der Verdrehung des Verbindungskörpers um dessen Achse wünschenswert. sein, so daß eine Verzerrung der Kontaktkörper und ein Abrieb der aneinandergrenzenden Oberflächen auf ein Minimum gebracht wird.

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Claims

BLUMBACH - WESER -BERGEN· KRAMER ZWIRMER . HfRSCH PATENTANWÄLTE ΪΜ MÖNCHEN UHD WIESBADEN Postadresse München: Patetitconsull 8 München 60 Radecfeestraüe 43 Telefon (059)883605/333604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconstitt 62 Wiesbaden Soiinenbergef SiraSe 45 TeEefoa (06121) 562943/56199S Tetex 04-18623? Western Electric Company» Incorporated Runge a t e η t a η s ρ r ü c. he

1. Verblnauiigsvorrichtung für eine optische Faser mit einem diese umgebenden Yerbindungskörper, dadurch g e ~ kennzeichnet, daß das Anschlußende der Faser (5) von einem transparenten, flexiblen Kontaktmaterial (11) bedeckt ist.

2. Yerbindungsvorriciitimg nach Äxtspruch 1* dadurch gekennzeichnet _f daß der Brechungsindex des Eontaktmaterials im wesentlichen dem des lichtwellenfuhrenden Bereiches der Faser gleicht.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktmaterial aus einer Substanz aufgebaut ist, die aus der aus den Epoxy-ΐ*ηά Siliconkautschukausasmensetzungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

Manches«: Kramer- Dr.Wessr - Hirsch — Wiesbaden: BEsunbach - Br. Beugen - Zwiimer

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4. VerbindungsvorrichtuKg nach Anspruch 11 „ dadurch. gekennzeichnet , daß der Verbindungskörper (3) aus einer gießfähigen Verbindung !hergestellt ist, die aus der aus den gießbaren Polyester- mmd Epoxy-Verbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist..

5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet , daß das Sndr&eil (2) ces Ve: bindungskörpers kegelförmig ausgebildet ist«

W/ku

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