DE2658067C3 - Optisches Verbindungselement - Google Patents

Description

10

Die Erfindung betrifft ein optisches Verbindungselement zum Verkoppeln von Lichtleitfasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Verbindungselement ist beispielsweise aus der DE-OS 2308350 oder auch aus der DE-OS 2411 814 bekannt. Die Immersionsflüssigkeit ist gemäß DE-OS 2308350 Glyzerin, gemäß DE-OS 2411814 ist sie ein optischer Kleber. Die Immersionsflüssigkeit verringert unerwünschte Reflexionen an den Faserenden und verbessert so den Kopplungs-Wirkungsgrad. Dieser wird jedoch nicht nur von Reflexionen, sondern auch von einer fehlerhaften Quer- und Winkelausrichtung der Fasern beeinflußt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß gelegentlich Fasern unterschiedlicher Durchmesser aneinander zu koppeln sind, daß aber auch bei Fasern gleichen Nenndurchmessers unvermeidliche Dickentoleranzen vorhanden sind.

Das in der DE-OS 2308350 beschriebene Zentrierprinzip führt bei ungleich dicken Fasern unvermeidlich zu Fehlausrichtungen, da hier ein kontstanter Abstand einer Faserseite zu einer Andruckplatte vor- J5 gegeben ist, der aber bestenfalls eine gegenseitige Ausrichtung der dieser Andruckplatte zugewandten Mantellinien, nicht aber der Faserachsen bewirkt.

Gemäß der DE-OS 2411814 soll die gegenseitige Ausrichtung zweier Faserbündel durch Verschieben zunächst eines der Bündel relativ zu einer Lochfolie unter visueller Kontrolle und hiernach durch Verschieben des zweiten kompletten Faserbündels zur gleichen Lochfolie, ebenfalls unter visueller Kontrolle erfolgen und durch Klebewirkung gesichert werden. Die Qualität der gegenseitigen Ausrichtung ist hier naturgemäß bestenfalls so gut, wie die Übereinstimmung der beiden zu koppelnden Faserbündel hinsichtlich der Faseranordnung ist.

Aus der DE-OS 2522740, der DE-OS 2522763 und der GB-PS 1429843 sind ferner Linsen zwischen zu koppelnden Fasern bekanntgeworden, die das von der Lichtaustrittsfläche der einen Faser austretende Licht auf die Lichteintrittsfläche der ande-en Faser sammeln sollen. Bei einem Ausführungsbeispiel gemaß der GB-PS 1429843 befinden sich dabei die Faserenden auch in optischem Kontakt mit dem brechenden Material der Linsen, wobei diese selbst aber an Luft grenzende Flächen aufweisen, so daß nur eine Vergütung dieser an Luft grenzenden Flächen die sonst auftretenden Reflex' ■■*. herabsetzen kann. In jedem Falle aber wirken sich auch hier Fehlausrichtungen der Fasern nachteilig auf den Kopplungs-Wirkungsgrad aus und sind mit der in diesen Entgegenhaltungen benutzten, mit Hilfe von Fassungs-Außen- _b5 teilen arbeitenden Zentriertechnik nur schwer zu beherrschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, möglichst alle den Übertragungswirkungsgrad bei der Ankopplung von einzelnen Lichtleitfasern nachteilig beeinflussenden Faktoren, neben den unerwünschten Refelexionen also auch Fehlausrichtungen, mit einfachen, für die gewerbliche Anwendung geeigneten Mitteln sicher auszuschalten

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Im Sinne der gestellten Aufgabe zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 20 gekennzeichnet, während die Ansprüche 21 bis 23 ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen des optischen Verbindungselements gemäß den vorhergehenden Ansprüchen zum Gegenstand haben.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselements gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung des Bestandteiles des Verbindungselements gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 einen vergrößerten Längsschnitt durch das Mittelstück des Verbindungselements zur Veranschaulichung der Übertragung des Lichts von einer optischen Faser zur anderen,

Fig. 6 einen Teilausschnitt zur Veranschaulichung des ersten Schritts beim Zusammenbau einer optischen Faser mit dem transparenten Block der Einrichtung,

Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 6 zur Veranschaulichung eines weiteren Schritts in dem Verfahren des Zusammenbaus,

Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer abgeänderten Form der Erfindung,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch das Verbindungselement der Fig. 8 in zusammengesetzter Lage,

Fig. 10 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Mittelabschnitt des Verbindungselements der Fig. 9.

Das in den Fig. 1-5 gezeigte Verbindungselement

10 dient zum Verbinden einzelner Fasern von Kabeln

11 und 12, die jedes aus mehreren Fasern bestehen können. Im gezeigten Beispiel enthält jedes der Kabel der Einfachheit halber drei optische Fasern, obwohl klar ist, daß eine mehr oder weniger große Anzahl von Fasern in jedem Kabel enthalten sein können. Die einzelnen Fasern 13 bzw. 14 der Kabel 11 bzw.

12 reichen bis an parallele Endflächen 15 und 16 eines Blocks 17 heran, der die Funktion eines Kopplungsblocks innerhalb des Verbindungselements hat. Der Block 17 kann aus Acrylharz oder aus Kunststoff bestehen, der im wesentlichen aus polymerisiertem Methyl-Methakrylat besteht, wie es z. B. unter den Bezeichnungen Plexiglas und Lucite bekannt ist.

Die Fasern 13 und 14 sind zylindrisch und haben, wie gezeigt, gleichen Durchmesser, obwohl das Verbindungselement so ausgelegt sein kann, daß es sich mit Fasern unterschiedlichen Durchmessers verwenden läßt. Jede Faser hat einen Kern, durch den das Licht übertragen wird, und einen den Kern umgebenden Mantel. Im dargestellten Beispiel ist angenommen, daß ein Brechungsindexsprung zwischen Kern und Mantel die Führung des Lichtes in den Fasern

..U

bewirkt, jedoch ist die Erfindung, mit geeigneten Anpassungsmaßnahmen im System, ebenso geeignet für Fasern, bei denen die Lichtführung durch eine graduelle Abnahme des Brechungsindex erfolgt. Die optischen Fasern der beiden Kaoel werden in gegenseitiger Gegenüberstellung durch geeignete Mittel gehalten, z. B. durch die gezeigten Klemmstücke 19 und 20, die normalerweise aus Kunststoff bestehen. Das Klemmstück 20 weist parallele V-förmige Rillen 21 im mittleren Teil seiner oberen Oberfläche 22 auf. In der Mitte des Klemmstücks 20 befindet sich eine rechtwinklige Ausnehmung 23, die senkrecht zu den Achsen der Rillen 21 orientiert ist. Auf den der Ausnehmung 23 abgewandten Seiten der Rillen 21 befinden sich offene Kammern 24 bzw. 25 im Klemmstück 20, die sich weiterhin in halbzylindrischen Rillen 26 und 27 fortsetzen.

Das andere Klemmstück 19 hat Rippen 28, die von seiner unteren Oberfläche 29 vorstehen. Die Rippen 28 entsprechen in ihrer Lage und Anzahl den V-förmigen Rillen 21 im Klemmstück 20. Eine rechtwinklige Ausnehmung 30 ist senkrecht zu den Rippen 28 orientiert und liegt im Mittelteil des oberen Klemmstücks 19. Auf den der Ausnehmung 30 abgewandten Seiten der Rippen 28 befinden sich im oberen Klemmstück 19 Kammern 31 und 32, die zu den Kammern 24 und 25 des unteren Klemmstücks 20 passen. Auch im oberen Klemmstück 19 setzen sich die Kammern 31 und 32 weiterhin in halbzylindrischen Rillen 33 und 34 fort, so daß sie am äußeren Ende des Klemrnstücks 19 liegen.

Wenn das Verbindungselement 10 zusammengebaut wird, paßt der transparente Block 17 in die zwei mittleren Ausnehmungen 23 und 30 der Klemmstücke, indem er das Gegenstück zu diesen Ausnehmungen darstellt. Schrauben 35 halten die Klemmstücke 19 und 20 mit ihren einander zugewandten Flächen 22 und 29 zusammen, wodurch auch der transparente Block 17 in der Baueinheit gehalten wird. Die optischen Fasern 13 und 14 sind innerhalb der Rillen 21 aufgenommen und werden von den Rillen 28 des oberen Klemmstücks 19 erfaßt. Dadurch werden die Fasern 13 und 14 in die V-förmigen Rillen 21 eingekeilt und sicher in ihrer Lage gehalten.

Die optischen Fasern 13 laufen innerhalb der vereinigten Kammern 24 und 31 der Klemmstücke 19 und 20 vom Kabel 11 weg einzeln. Von da ab ist auch die Schutzbeschichtung 36 von den Enden der Fasern 13 entfernt und letztere sind in ihrem Abstand so weit auseinandergehalten, daß sie in die Rillen 21 zu liegen kommen. Der äußere Umfang des Kabels 11 wird zwischen den haibzyliiidfii.i;nen Rillen 26 und 33 festgeklemmt. Ähnlich sind die Fasern 14 innerhalb der kombinierten Kammern 25 und 32 getrennt geführt, während das Kabel 12 durch die halbzylindrischen Rillen 27 und 34 festgeklemmt ist.

In den einander gegenüberliegenden Endflächen 15 und 16 des Blocks 17 sind durch Rotationsflächen Sacklöcher 37 und 38 ausgeformt, wovon je ein Sackloch einer aus den Fasern 13 oder 14 zugeordnet ist. Im dargestellten Beispiel sind die den jeweils inneren Bereich der Sacklöcher 37 und 38 begrenzenden Wandungsteile 39 und 40 Kugelausschnitt-Flächen. Tangential zu den Flächen 39 und 40 schließen sich zur offenen Seite der Sacklöcher 37 und 38 konisch zulaufende Wandungsteile 41 und 42 an. Die Sacklöcher 37 und 38 verjüngen sich so nach innen. Sie sind einander in Größe und Gestalt gleich und auch in ge-

15

20

25

30

40

45

50

55

60

65 nauer Gegenüberstellung angeordnet. Mit anderen Worten liegen die Scheitelpunkte der Sacklöcher 37 und 38 auf einer gedachten Geraden, die durch die Mittelpunkte der Randlinien der beiden Sacklöcher

37 und 38 in den Endflächen 15 und 16 des transparenten Blocks 17 gehen, d. h. auf der optischen Achse des Systems. Wenn der Block 17 in den kombinierten Ausnehmungen 23 und 30 liegt, setzt sich jede solche optische Achse in einer der Rillen 21 fort.

Die größte Querabmessung jedes Sacklochs 37 und

38 ist größer als der Durchmesser der Fasern 13 und 14. Dies bedeuet, daß die Enden der Fasern 13 und 14 innerhalb der Sacklöcher 37 und 38 Platz haben, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die vorderen Kanten der Fasern werden in Berührung mit den Wandungsteilen der Sacklöcher gebracht, wenn die Anordnung zusammengebaut wird, wobei die Berührung entweder an den Kugelausschnitt-Flächen oder nahe daran stattfindet. Das heißt, daß eine Kante 43 jeder Faser 13, die zwischen der Umfangsfläche 44 des äußeren Mantels 45 und dem ebenen Faserende 46 liegt, gegen die Rotationsfläche eines der Sacklöcher 37 in der Endfläche 15 des Blocks 17 gedrückt wird. Die Berührung erfolgt entweder an der Kugelausschnitt-Fläche 39 oder am konisch zulaufenden Wandungsteil 41 in der Nähe des Übergangs zur Fläche 39. Das Faserende 46 ist senkrecht zur Faserachse gearbeitet, so daß eine Linienberührung am Umfang der Faser

13 an der Kante 43 gegeben ist. Die Faser 13 wird axial in das Sackloch 37 entweder von Hand oder durch andere Mittel hineingedrückt, bevor sie in einer der Rillen 21 geklemmt wird, wodurch sich aufgrund der Berührung der kreisförmigen Kante 42 mit dem rotationssymmetrischen Sackloch 37 ein selbszentrierender Effekt ergibt.

Ähnlich liegt an der gegenüberliegenden Endfläche 16 des Blocks 17 eine Kante 47 zwischen der Umfangsfläche 48 des Mantels 49 und dem ebenen Faserende 50 an der Wandung des Sacklochs 38 an. Diese Berührung findet an der Kugelausschnitt-Fläche 40 oder nahe dem Übergang zu dieser Fläche am konisch zulaufenden Wandungsteil 42 statt. Das Faserende 50 ist senkrecht zur Faserachse gearbeitet, so daß durch Eindrücken der Faser 14 in axialer Richtung in das Sackloch 38 die Berührung zwischen der Kante 47 und der Wandung des Sacklochs 38 die Faser

14 zentriert. Die in Form der Rillen 21 und Rippen 28 gegebene Faserhalteeinrichtung unterstützt die Ausrichtung der Fasern 13 und 14 zwecks richtiger Orientierung untereinander und mit den Sacklöchern 37 und 38. Das Ergebnis ist eine wirksame Ausrichtung der Fasern 13 und 14, so daß innerhalb der Herstellertoleranzen eine genaue Gegenüberstellung und Ausrichtung ihrer Achsen der Fall ist.

Im Inneren der Sacklöcher 37 und 38 befindet sich eine Immersionsflüssigkeit 51 mit ienem bestimmten Brechungsindex, z. B. Gelatine, oder anderes Material. Die Immersionsflüssigkeit 51 füllt die Zwischenräume zwischen den Faserenden 46 und den Wandungen der Sacklöcher 37, ebenso wie die Zwischenräume zwischen den Faserenden 50 und den Wandungen der Sacklöcher 38. Sofern die Immersionsflüssigkeit 51 von solcher Art ist, daß sie im flüssigen Zustand verbleibt, kann sie von verhältnismäßig großer Zähigkeit sein, so daß sie nicht aus den Hohlräumen herausfließt.

Beim Zusammenbau wird reichlich Immersionsflüssigkeit 51 in das jeweilige Sackloch eingeführt, wie

in Fig. 6 gezeigt ist. Hiernach wird die Faser vorgerückt, so daß sie in axialer Richtung in das Sackloch eintritt, was durch dessen verhältnismäßig weit auseinanderlaufende Eingangsflächen begünstigt wird. Wenn die Faser nach innen bis zur Anlage an die Wandung des jeweiligen Sacklochs bewegt wird, wie dies in Fig. 7 angedeutet wird, wird ein Überschuß an Flüssigkeit aus dem Raum zwischen dem Faserende und der Wandung des Sacklochs herausgedrängt.

Der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit 51 hat eine bestimmte Beziehung zum Brechungsindex des transparenten Blocks 17. Beim Beispiel des Verbindungselements der Fig. 1-5 liegt der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit 51 höher als der des Blocks 17, urn das von einer optischen Faser ausgesandte Licht so zu brechen, daß es von der anderen wieder aufgefangen wird. Bei diesem Beispiel ist die Faser 13 die aussendende Faser und die Faser 14 die empfangende Faser. Die aus dem Kern 52 der Faser 13 austretenden Strahlen werden an der Kugelausschnitt-Fläche 39 so gebrochen, daß sie gegen die Kugelausschnitt-Fläche 40 gerichtet werden, an der sie wiederum gebrochen werden. Nahezu alle der ausgesandten Strahlen fallen auf das Ende der Faser 14, so daß sie in deren Kern 53 durch die Endfläche 50 eintreten können.

Die konisch zulaufenden Wandungsteile 41 und 42 dienen nur als Einführflächen in die Sacklöcher 37 und 38, jedoch nicht als Linsenoberflächen. Aus diesem Grund ist die Anordnung so getroffen, daß die Kanten 43 und 47 der Fasern 13 und 14 die Kugelausschnitt-Flächen 39 und 40 berühren oder nahe diesen Flächen liegen. Dies bewirkt, daß die aus dem Kern 52 der auf dem Prinzip des Brechungsindexsprungs arbeitenden Faser 13 austretenden Strahlen durch die Kugelausschnitt-Flächen 39 und 40 gebrochen werden und von der Faser 14 wieder empfangen werden.

Die Abstrahlungscharakteristik der aussendenden Faser und die Empfangscharakteristik der empfangenden Faser bilden die Basis für die Auswahl des Radius des abgerundeten Grunds der Sacklöcher, des Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit und des Brechungsindex des transparenten Blocks für die optische Kopplung. Polymerisiertes Methyl-Methakrylat ist besonders für den transparenten Block 17 geeignet, und zwar wegen der Eigenschaften des Materials einschließlich der Fähigkeit, sich mit Linsenhohlräumen genauer Form gießen zu lassen. Wenn dieses Material gewählt wird, ist der Brechungsindex des transparenten Blocks bestimmt, so daß der Krümmungsradius des abgerundeten Grunds der Sacklöcher und der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit wählbar werden. Eine geringe Krümmung des abgerundeten Grunds erfordert einen verhältnismäßig hohen Brechungsindex für die Immersionsflüssigkeit. Umgekehrt muß bei einem verhältnismäßig niedrigen Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit die Krümmung des abgerundeten Grunds der Sacklöcher stärker sein. In einem typischen Beispiel der Verbindung von optischen Fasern mit einem Brechungsindexsprung zwischen Kern und Mantel mit einer numerischen Apparatur von 0,16 und bei Verwendung von Methyl-Methakrylat für das Material des Blocks 17 mit einem Brechungsindex von 1,484 sind folgende Daten anwendbar:

Außendurchmesser der Faser = 125 μπι

Kerndurchmesser der Faser = 85 μΐη

Radius des abgerundeten Grunds der

Sacklöcher = 70 μΐη

Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit = 1,965
Gegenseitiger Abstand der Sacklöcher = 329 μίτι Die Ausrichtung der Scheitelpunkte der Sacklöcher quer zur optischen Achse ist das empfindlichste Kriterium beim Aufbau des Verbindungselements. Dieses Kriterium kann am besten dadurch eingehalten werden, daß der transparente Block 17 mit seinen Sacklöehern 37 und 38 durch Präzisionsformen hergestellt wird. Die Empfindlichkeit gegenüber axialen Toleranzen ist nicht so groß wie gegenüber einem transversalen Versatz. In dem gezeigten System kann der Endabstand der Fasern innerhalb gewisser Grenzen verändert werden, ohne daß dies großen Einfluß auf die Verluste im Verbindungselement hat. Verluste aus Fresnel-Reflexionen sind bedeutend geringer als bei Verbindungselementen, in denen die Fasern durch Stoßverbindungen ohne zwischengeschaltete Flüssigkeit aneinander anschließen.

Die im obengenannten Beispiel angegebenen Daten beruhen auf den Fernfeld-Abstrahlcharakteristiken und den Nahfeld-Empfangscharakteristiken der jeweiligen Mehrmoden-Indexsprung-Fasern. Diese Charakteristiken, zusammen mit den Beugungs- und Aberrationseffekten des Gesamtsystems, werden zur Bestimmung der Parameter herangezogen, die den höchstmöglichen Kopplungsgrad ergeben.

Aberration und Beugung haben die Wirkung, daß sie das idealisierte Fernfeld der auf den Kern 53 der empfangenden Faser 14 der Fig. 5 auffallenden Lichtbündel verschmieren. Dies hat die Wirkung, daß Lichtstrahlen, die nahe der Kante des Kerns 53 auf die empfangende Faser 14 auftreffen, in den Mantel 49 gelangen und für die Übertragung verlorengehen. Ähnlich sind Lichtstrahlen, die ganz auf die Oberfläche des Kerns 53 auftreffen, so gestreut, daß ihr Auftreffwinkel außerhalb des nutzbaren Empfangswinkels der Faser am Auftreffpunkt liegen kann. Ein Lichtverlust aus solchen Aberrationen und Beugungserscheinungen kann dadurch auf den kieinstmöglichen Wert gebracht werden, daß die Krümmung der die Linsen definierenden Oberflächen, die Scheitelabstände und die Brechungsindizes entsprechend variiert werden.

Zwischen den an die Faserenden angrenzenden Linsen der Anordnung gemäß Fig. 8-10 ist eine dritte Linse eingeschaltet. Bei diesem Beispiel ist die dritte Linse eine Feldlinse. Der Gebrauch einer dritten Linse gestattet es, das Verbindungselement so aufzubauen, daß es in der Mitte trennbar ist und die optischen Fasern an der Stelle, an der sie mit den an sie angrenzenden Linsen in Berührung stehen, beim Zusammenschließen und Trennen des Verbindungselements nicht gestört werden. Diese Anordnung erlaubt auch eine größere räumliche Trennung zwischen den Enden der Fasern, was die Herstellung des Verbindungselements erleichtert. Es ist auch nicht so empfindlich gegenüber Fehlausrichtungen der Hohlräume in Quer-

bo richtung wie das vorhergehend beschriebene Beispiel, weil der Bündelbereich an der Feldlinse größer ist. Die axiale Toleranz für die Fasern ist dagegen kritisch. Das Verbindungselement 54 umfaßt zwei Hauptabschnitte 55 und 56, von denen jedes wiederum in

zwei Klemmstücke geteilt ist. Für den Hauptabschnitt 55 sind dies die Klemmstücke 57 und 58 auf der linken Seite in der in den Zeichnungen gezeigten Ansicht, sowie in gleicher Weise ausgebildete Klemmstücke 59

■ ä 'S

und 60 für den Hauptabschnitt 56 auf der rechten Seite. Diese Klemmstücke sind grundsätzlich ähnlich den Klemmstücken 19 und 20 des Verbindungselements 10 aus dem vorhergehend beschriebenen Beispiel.

Dies heißt, daß im unteren Klemmstück 58 V-förmige Rillen 61 vorgesehen sind, während sich im oberen Klemmstück 57 dazu passende Rippen 62 befinden. Rillen und Rippen halten die optischen Fasern, wie dies bereits im vorhergehenden Eleispiel beschrieben wurde. Der andere Hauptabschnitt 56 des Verbindungselements 54 ist ähnlich aufgebaut und enthält ebenfalls V-förmige Rillen 63 im unteren Klemmstück 60 sowie dazu passende Rippen 64 im oberen Klemmstück 59.

Kammern 65 und 66 sind in den Klemmstücken 57 und 58 des Hauptabschnittes 55 vorgesehen und bilden einen Raum, in dem die Fasern aus dem Kabel vereinzelt und in die V-förmigen Rillen 61 gerichtet eingeführt werden. Halbzylindrische Rillen 67 und 68 in äußerer Fortsetzung der Kammern 65 und 66 umgreifen das Kabel dort, wo es in das Verbindungselement eintritt. Ähnlich haben die Klemmstücke 59 und 60 des anderen Hauptabschnitts 56 des Verbindungselements Kammern 69 und 70 sowie halbzylindrische Rillen 71 und 72 in äußerer Fortsetzung hiervon.

Ausnehmungen 74 und 75 sind in den ebenen Vorderflächen 76 und 77 der Klemmstücke 57 und 58 des Hauptabschnitts 55 ausgebildet. Die Ausnehmungen 74 und 75 treten auch gegenüber den Flächen 78 und 79 der Klemmstücke 57 und 58 nach innen zurück, wobei die Flächen 78 und 79 bei zusammengebautem Verbindungselement einander benachbart liegen. Die zwei Ausnehmungen 74 und 75 haben auch hinterschnittene Ausnehmungsabschnitte 80 und 81, die sich parallel zu den Vorderflächen 76 und 77 erstrecken. Auf diese Weise sind die beiden Klemmstücke 57 und 58 nach ihrem Zusammenbau in der Lage, einen transparenten Block 82 zu halten, der aus Methyl-Methakrylat hergestellt ist. Letzterer weist rückwärtige Flansche 84und 85 entlang seinen Seitenkanten auf, die in die hinterschnittenen Ausnehmungsabschnitte 80 und 81 passen. Die äußere Gestalt des transparenten Blocks 82 entspricht den Begrenzungsflächen des Hohlraums, wie er durch die vereinigten Ausnehmungen 74 und 75 einschließlich ihrer Ausnehmungsabschnitte 80 und 81 gebildet wird, so daß der Block 82 durch die zusammengebauten Klemmstücke 57 und 58 sicher gegen jede Bewegung und genau in bezug auf die Rillen 61 gehalten wird, in denen die optischen Fasern liegen. Die Vorderfläche 86 des transparenten Blocks 82 liegt bündig mit den Vorderflächen 76 und 77 der Klemmstücke 57 und 58. Die Rückfläche 87 des transparenten Blocks 82 liegt an den ebenen Innenflächen 88 und 89 der Ausnehmungen 74 und 75 an. Die Vor Jerfläche 86 sowie die Rückfläche 87 sind senkrecht zur Längsachse der V-förmigen Rillen 61 orientiert.

In der Rückfläche 87 des Blocks 82 sind Sacklöcher mit rotationssymmetrischer Wandung 91 ausgeformt. In der Vorderfläche 86 des Blocks 82 sind Hohlräume durch rotationssymmetrische, vertiefte Flächen 92 von größerem Durchmesser als dem der Sacklöcher begrenzt. Die vertieften Flächen 92 bilden die Oberflächen für eine Hälfte der Feldlinsen des Verbindungselements, wenn dieses zur Herstellung der optischen Verbindung zusammengeschlossen ist. Es befindet sich je eine vertiefte Fläche 92 gegenüber jeder rotationssymmetrischen Wandung 91 eines Sacklochs.

Der zweite Hauptabschnitt 56 des Verbindungselements 54 ist gleich dem Hauptabschnitt 55 aufgebaut und enthält Ausnehmungen 93 und 94 mit hinterschnittenen Ausnehmungsabschnitten 95 und 96 zum Halten eines transparenten Blocks 97.

lö In der Rückfläche 108 des Blocks 97 sind Sacklöcher mit rotationssymmetrischer Wandung 107 ausgeformt. Rotationssymmetrische, vertiefte Flächen 109 in der Vorderfläche 110 des transparenten Blocks 97 werden als Grenzflächen für die Feldlinsen der An-Ordnung benutzt.

Schrauben 111 halten die beiden Klemmstücke 57 und 58 des Hauptabschnitts 55 zusammen, Schrauben 112 sichern in ähnlicher Weise die Klemmstücke 59 und 60 des Hauptabschnitts 56. In Längsrichtung ein-

geschraubte Schrauben 113 erstrecken sich durch die Hauptabschnitte 55 und 56 und sichern die zusammengeschlossene Lage des Verbindungselements. Jeder Hauptabschnitt des Verbindungselements enthält einen Stift 114, der auf einer Seite der Vorderfläche

nach vorne steht, und eine dazu passende Öffnung 115 in der anderen Seite. Wenn das Verbindungselement zusammengeschlossen wird, treten die Stifte 114 in die Öffnungen 115 ein und richten die Hauptabschnitte 55 und 56 zueinander aus. Für den Auseinanderbau der Hauptabschnitte 55 und 56 werden die Schrauben 113 gelockert, so daß eine Trennung in der Mitte des Verbindungselements 54 eintritt, wogegen die Stellen, an denen die optischen Fasern unmittelbar an Linsen grenzen, keine Störung durch die

J5 Trennung eintritt. Auf diese Weise ist es unmöglich, daß die Fasern beim Auseinander- und Zusammenstecken des Verbindungselements in Unordnung gebracht oder Umwelteinflüssen ausgesetzt werden. Wie im erstgenannten Beispiel wird auch bei diesem

Beispiel eine optische Flüssigkeit mit einem Brechungsindex für die Linsen genutzt. Die Immersionsflüssigkeit 117 hat bei dem dargestellten Beispiel einen Brechungsindex der geringer ist als der der transparenten Blocks 82 und 97, die untereinander

den gleichen Brechungsindex haben. Ein hiervon unterschiedliches optisches Material 118 wird im Hohlraum zwischen den vertieften Flächen 92 und 109 für

' die dritte Linse 92, 118, 109 benutzt. Es hat einen Brechungsindex, der größer ist als der der transparen-

ten Blocks 82 und 97. Als Folge dieser Brechungsindizes ergibt sich eine Strahlenführung, wie sie in Fig. H) angegeben ist. Die von der Faser 13 ausgesandter·. Strahlen werden an der rotationssymmetrischen Wandung 91 der von dieser und dem Faserende 46 begrenzten und mit der Immersionsflüssigkeit 117 erfüllten Linse aufgrund des Unterschieds des Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit 117 zu dem des transparenten Blocks 82 divergierend gebrochen. Die Strahlen werden von der dritten Linse 92, 118, 109 aufgenommen, die als Feldlinse wirkt und einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat. Die Feldlinse wiederum richtet die Lichtstrahlen auf die vom Fasernde 50 und der rotationssymmetrischen Wandung 107 begrenzte und mit der Immersionsflüssigkeit 117 erfüllte Linse, wodurch die Strahlen so gebrochen werden, daß sie im Kern 53 der Faser 14 empfangen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Optisches Verbindungselement zum Verkoppeln von Lichtleitfasern, mit Haltemitteln zum lagegesicherten Halten des eine Lichtaus- bzw. Lichteintrittsfläche enthaltenden Faserendes und mit einer die Faserenden benetzenden Immersionsflüssigkeit, die ausgehärtet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Faserenden (46,50) ein fester transparenter Block (17; 82, 97) vorgesehen ist, der konisch zulaufende, zur Selbstzentrierung der jeweiligen Faserenden dienende Sacklöcher (37, 38) aufweist, deren Grund abgerundet ist, und zwar so, daß die nach Einführung der Faserenden (46, 50) im jeweiligen Sackloch (37, 38) von der jeweiligen Faser eingeschlossene Immersionsflüssigkeit (51; 117) eine Linse bildet.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere, einzelnen Paaren von Fasern (13, 14) individuell zugeordnete, Paare von Linsen ein gemeinsamer transparenter Block (17; 82, 97) mit der entsprechenden Anzahl von Sacklöchern (37, 38) vorgesehen ist.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die, flüssige oder ausgehärtete, Immersionsflüssigkeit (51; 117) die von den Faserenden (46,50) und den Wandungen der Sacklöcher (37, 38) begrenzten Hohlräume vollkommen ausfüllt.

4. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex äer Linsen größer als der des transparenten Blocks (17) ist.

5. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (43, 47) zwischen der Umfangsfläche (44, 48) jeder Faser (13, 14) und deren zugeordnetem Faserende (46, 50) an oder in der Nähe des Übergangs vom abgerundeten Grund zum konisch zulaufenden Wandungsteil eines Sacklochs (37, 38) anliegt.

6. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innersten Scheitelpunkte der Sacklöcher (37, 38) auf Geraden koaxial zu den durch die Haltemittel vorgerichteten optischen Achsen der Fasern (13, 14) liegen.

7. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (37,38) einen jeweils sphärisch abgerundeten Grund zur Bildung einer sphärischen Linse aufweisen.

8. Verbindungselement nach einem der An- 'v> Sprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (37,38) einen jeweils asphärisch abgerundeten Grund zur Bildung einer asphärischen Linse aufweisen.

9. Verbindungselement nach einem der vorher- ω gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (37, 38) an Faserpaare angepaßt sind, deren Fasern (13, 14) gleiche Durchmesser haben.

10. Verbindungselement nach einem der An-Sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher an Faserpaare angepaßt sind, deren Fasern ungleiche Durchmesser haben.

! 1. Verbindungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklöcher (37,38) für je ein Paar von Fasern (13,14) untereinander gleich sind.

12. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der von jeder der Fasern (13, 14) eingeschlossenen, flüssigen oder ausgehärteten, Immersionsflüssigkeit (51) gleich 1,695 ist.

13. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des transparenten Blocks (17; 82, 97) gleich 1,484 ist.

14. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Block (17; 82, 97) aus polymerisiei lern Methyl-Methakrylat besteht.

15. Verbindungselement nach einem der Ansprüche. 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Block (17; 82, 97) im wesentlichen ebene und zueinander parallele Endflächen hat.

16. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Linse (92,118,109) zum Bündeln von Lichtstrahlen von der einen Linse (46/91) zur anderen Linse (107/50) vorgesehen ist.

17. Verbindungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linse (92, 118, 109) eine Feldlinse ist.

18. Verbindungselement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Block (82, 97) an der Stelle der dritten Linse (92,118,109) trennbar und wieder zusammenfügbar ist.

19. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linse aus optischem Material (118) besteht, das in einem Hohlraum eingeschlossen ist, der durch vertiefte Flächen (92,109) in den Vorderflächen (110, 86) der trennbaren Hälfte des transparenten Blocks (82, 97) gebildet ist.

20. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Material (118) der dritten Linse einen Brechungsindex hat, der größer als der Brechungsindex des transparenten Blocks (82, 97) und dessen Brechungsindex wiederum größer als der Brechungsindex der, flüssigen oder ausgehärteten, Immersionsflüssigkeit (117) der von den Fasern (13, 14) eingeschlossenen Linsen (46/91, 107/50) ist.

21. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausformung der Sacklöcher (37, 38) im transparenten Block (17; 82, 97) die Immersionsflüssigkeit in flüssiger Phase in die Sacklöcher (37, 38) eingebracht und hierauf die Faserenden (46, 50) in die Sacklöcher eingeführt werden, so daß überschüssige Immersionsflüssigkeit aus dem jeweiligen Sackloch verdrängt wird, wonach die Fasern (13,14) durch ihre Haltemittel festgelegt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einführens der Fasern (13, 14) in die Sacklöcher (37, 38) deren konisch zulaufende Wandungsteile (41, 42) als

Führungsflächen für die Faserenden (46, 50) benutzt werden.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden (46, 50) bis zur Berührung ihrer Kanten (43, 47) mit den die Sacklöcher (37,38) begrenzenden Flächen eingeführt werden, bevor die Fasern (13, 14) durch ihre Haltemittel festgelegt werden.