DE2708014A1 - Loesbare verbindungsanordnung fuer einzel-lichtwellenleiter - Google Patents

Description

• Lösbare Verbindungsanordnung für Einzel-Lichtwellenleiter
• Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindungsanordnung für Einzel-Lichtwellenleiter, bestehend aus zwei gleichen zylindrischen, die Enden der Einzel-Lichtwellenleiter konzentrisch fassenden Steckerteilern mit gemeinsamer, konzentrischer Außenhülse zum Ausrichten und FUhren dieser Steckerteile.
• Zur Herstellung von Einzel-Lichtwellenleitersteckverbindungen sind Vorschläge bekannt, denen verschiedene Prinzipien zugrunde liegen. Ein Prinzip geht davon aus, daß die Lichtwellenleiterenden während des Steckvorganges in bezug auf Zentrizität, Achswinkel und Lage der Endfläche Justiert und fixiert werden. Eine derartige Anordnung zum Verbinden von Einzel-Lichtwellenleitern wird in der DT-OS 2 233 916 beschrieben. Die Führung der Einzel-Lichtwellenleiter erfolgt hierbei in einem zylindrischen Kapillarrohr. Die Einzel-Lichtwellenleiter werden von beiden Seiten her in das Kapillarrohr bis zur gegenseitigen Berührung eingeschoben und an beiden Enden verklemmt. Bei einem zweiten Prinzip werden die Lichtwellenleiterenden in einer Hilfsfassung Justiert und fixiert und die endgültige Ankopplung der Lichtwellenleiterenden geschieht bei der Verbindung zweier Hilfsfassungen miteinander.
• Eine derartige Vorrichtung wird in der DT-AS 2 159 327 beschrieben. Die Lichtwellenleiterenden sind hierbei in den Hilfsfassungen in einem festen Abstand um räumlich gegeneinander versetzte Achsen angeordnet, wobei die Hilfsfassungen in einer Ebene gegeneinander verdrehbar sind. Die Kontrolle der Justierung wird bei dieser Vorrichtung mit der Messung der Intensität eines über die Koppelstelle geleiteten Lichtstrahls vorgenommen. Bei einem weiteren Prinzip wird zur Ankopplung der Lichtwellenleiter ein optisches Hilfssystem, bestehend aus Linsen, verwendet, wobei die Lichtwellenleiterenden gegenüber diesem optischen System Justiert und fixiert werden. Die Trennung der Verbindung erfolgt durch Auftrennen des optischen Systems. Eine solche Anordnung in Form einer optischen Kopplung für transparente faserartige Lichtleiter wird in der DT-OS 1 941 923 beschrieben. Als gopplungselement dient eine Linse, die den gleichen Brechungsindexgradienten aufweist wie die Lichtwellenleiter, wobei diese Linse in bestimmten beidseitigen Abständen gegenüber den benachbarten Endflächen zweier Lichtwellenleiter angeordnet ist, deren otpische Achse in der optischen Achse der Linse liegt. Wesentlich ist auch bei dieser Anordnung die bereits angedeutete Auarichtung auf eine gemeinsame optische Achse. Diese bekannten Vorschläge sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Vor allem ist ungünstig, daß die Lichtwellenleiterenden bei geöffneter Verbindung nur ungenügend gegen Verschmutzung oder Beschädigung geschützt sind oder daß ihre Oberflächen während des Steckvorganges mechanisch beansprucht werden.
• Bei verschiedenen Ausfthrungen ist vor allem ungUnstig, daß die durch den justiervorgang erschwerte Steckermontage umfangreiche Xeßanordnungen erforderlich macht und daher nur in speziell ausgerüsteten Werkstätten möglich ist.
• Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Verbindungsanordnung für Lichtwellenleiter zu schaffen, bei der die zu verbindenden Steckerteile so ausgebildet sind, daß bei der Einflihrung der Lichtwellenleiterenden eine Kontrolle der Justierung nicht mehr nötig ist, daß eine Verschmutzung der Lichtwellenleiterenden unmöglich ist und daß eine Verletzung der Lichtwellenleiteroberflächen beim Steckvorgang ausgeschlossen ist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Aufnahmevorrichtung für Einzel-Lichtwellenleiter innerhalb jedes Steckerteiles zentrisch angeordnet ist, daß in den AuSnahmevorrichtungen Ptihrungskörp.r angeordnet sind, und daß innerhalb dieser Frhrungskörper zentrierende Kanülen angeordnet sind, die an der Stirnseite einen Abschluß aufweisen.
• Das Wesentliche der Erfindung liegt darin, daß das zu verbindende Ende des Einzel-Lichtwellenleiters in einer einseitig geschlossenen Kanüle geführt, ausgerichtet und zentriert wird, wobei die Kanüle in einer Aufnahmevorrichtung enthalten ist, die ihrerseits zentriert in einem Steckerteil angeordnet ist. Die Zusammenfthrung der Steckerteile erfolgt in an sich bekannter Weise innerhalb einer Außenhülse. Hierdurch entfällt die bisher notwendige Kontrolle der zentrischen Lage des Einzel-Lichtwellenleiters, so daß das Einsetzen des Einzel-Lichtwellenleiters in den Steckerteil und die Verbindung der Steckerteile ohne weitere Hilfsmittel erfolgen kann. Der einseitige Abschluß der Kanüle macht die Bearbeitung der Stirnfläche der Steckerteile überflüssig und außerdem sind die Enden der Einzel-Lichtwellenleiter geschützt untergebracht. Diese Abschlüsse können in verschiedener Weise ausgeführt werden. Einfache Abschlüsse ergeben sich bei Verwendung eines Glaskapillarröhrchens, das an einem Ende zum Beispiel linsenförmig abgeschmolzen wird. Um besondere Ubergangswerte zu erhalten ist es notwendig, im Lichtdurchgangsbereich an der Stirnfläche für das Material einen Brechungsindex auszuwählen, der dem des Einzel-Lichtwellenleiters entspricht. So sind in diesem Bereich Einschmelzungen anderer Materialien oder sogar von Lichtwellenleiter-Abschnitten geeignet. Die zentrierende Kanüle selbst kann, wie bereits erwähnt, innerhalb eines Kapillarröhrchens verlaufen oder sie entsteht durch zylindrische Führungekörper, die in Längsrichtung parallel verlaufend so gehalten werden, daß sie im Inneren die langgestreckte Kanüle bilden, die an einem Ende durch entsprechende Abschlüsse verschlossen wird. Aufgrund dieser Autbauweise ist es möglich, den autwendigen Justiervorgang für den Stecker und das Einfügen, Zentrieren und Fixieren der Einzel-Lichtwellenleiter in zwei Arbeitsgänge aufzuteilen. Diese beiden Arbeitsgänge können zeitlich und räumlich getrennt erfolgen, wobei für den zweiten Vorgang, das heißt also für das Einfügen der Einzel-Lichtwellenleiter, die Notwendigkeit umfangreicher Ausrüstung entfällt. Möglich wird dieses Vorgehen dadurch, daß eine ausreichend selbstJustierende Aufnahmevorrichtung für die Einzel- Lichtwellenleiterenden in der Steckerkonstruktion so Justiert und fixiert wird, daß die nach dem späteren Einführen der Lichtwellenleiterenden erzielte Qualität der Steckverbindungen den geforderten Stand erreicht. Die Justierung und Fixierung der Aufnahmevorrichtung erfolgt dabei gegenüber einem PUhrungselement der Steckerkonstruktion, das bei der späteren Herstellung der Steckverbindung als positionsbestimmendes Element der Gesamtsteckerkonstruktion dient, also zum Beispiel gegenüber einer konzentrischen Außenhülse mit ausreichend eng toleriertem Außendurchmesser. In besonderen Ausführungsbeispielen können anstatt der Einzel-Lichtwellenleiter auch Sender oder Empfänger eingesetzt werden, so daß eine entsprechende Ankopplung erfolgen kann. Weitere Elemente der Gesamtsteckerkonstruktion, wie Abfangvorrichtung für Strukturelemente von Lichtwellenleiterkabeln oder Halteelemente für die Steckverbindung, können in weitgehend beliebiger Form der Eabelkonstruktion und dem Einsatzzweck der Stecker angepaßt werden.
• Für die wesentlichen Elemente der Erfindung sollen nun im folgenden einige Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert werden.
• Die zentrierende Kanüle wird in Figur 1 mit linsenartigem Abschluß, in Figur 2 mit einem Abschluß in Form eines eingeschmolzenen Zylinders und in Figur 3 in Form eines eingeschmolzenen Abschnittes eines Einzel-Lichtwellenleiters gezeigt. Die Figur 4 zeigt die Ansicht auf die Stirnfläche eines Steckerteils, bei dem die zentrierende Kanüle durch vier zylindrische F5hrungskörper gebildet wird. Die Figur 5 zeigt den in Figur 4 angedeuteten Schnitt durch das Steckerteil. In der Figur 6 wird ein Ausführungsbeispiel behandelt, bei dem die Fixierung der Einzel-Lichtwellenleiter bzw. des stirnseitigen Abschlusses durch Einschnürungen des Fuhrungskdrpers erfolgt. In der Figur 7 wird das Ausführungsbeispiel eines kompletten Steckerteils wiedergegeben, aus dem die Lage der Aufnahmevorrichtung für die Einzel-Lichtwellenleiter innerhalb des Steckers hervorgeht. Die Figur 8 hingegen zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Ankopplungssteckerteil, das mit einem Sender oder Empfänger bestückt ist.
• Der in Figur 1 dargestellte FUhrungskörper 2 ist als einseitig geschlossenes Kapillarröhrchen mit der Kanüle 1 ausgebildet. Der Innendurchmesser des Kapillarröhrchens muß dem Durchmesser des einzuführenden Einzel-Lichtwellenleiters angepaßt sein, um bei vernachlässigbarem Spiel die richtige Achslage zu gewährleisten.
• Der einseitige Abschluß des Kapillarröhrchens kann dabei als ebener, mechanischer Anschlag für das Ende des Einzel-Lichtwellenleiters ausgebildet sein. In dem gezeigten Falle ist die Kanüle 1 mit einem linsenartigen Abschluß 3 versehen, um die Lichtübertrittswerte zu verbessern. Das Kapillarröhrchen besteht zweckmäßigerweise aus Glas, Quarz oder ähnlichem. Das AusfUhrungsbeispiel eines Führungskörpers 2 mit eingeschmolzenem Abschluß 4 wird in der Figur 2 wiedergegeben. Dieser eingeschmolzene Abschluß 4 besteht aus einem lichtleitenden Zylinder, der einen höheren Brechungsindex aufweist als der FUhrungskörper 2. Die Einschmelzung des Führungskörpers 2 nach Figur 3 besteht aus einem Abschnitt 5 eines Einzel-Lichtwellenleiters. Auch in diesem Fall wird der Lichtübertritt zwischen den Enden der Einzel-Lichtwellenleiter, zwischen Sender und dem Ende des Lichtwellenleiters oder zwischen dem Ende eines Lichtwellenleiters und dem Empfänger begünstigt.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit beinahe vernachlässigbarem Spiel wird in Figur 4 und 5 dargestellt. Bei diesem Beispiel werden drei oder - wie in Figur 4 gezeigt - vier. zylindrische Führungskörper 6 um einen den Abschluß der KanUle 1 bildenden Abschnitt 5 eines Lichtwellenleiters so angeordnet, daß sich im Anschluß an diesen Abschnitt 5 in Längsrichtung die Kanüle 1 zum Einführen des zu verbindenden Einzel-Lichtwellenleiters anschließt. Die Längen dieser Führungskörper 6 müssen dabei selbstverständlich länger sein als der Abschnitt 5 des Lichtwellenleiters. Die Lage der Fürrungskörper 6 muß in geeigneter Weise fixiert sein und wird mit einer Quetsch- oder Federhülse oder einem Schrumpfschlauch 7 durchgeführt. Diese Anordnung wird schließlich in der Aufnahmevorrichtung 8 angeordnet, die wiederum innerhalb der Steckerteils zentrisch befestigt ist. Die Einftihrung des zu verbindenden Einzel-Lichtwellenleiters muß somit keiner weiteren Kontrolle unterzogen werden. Das Material der Frhrungskörper 6 muß so ausgewählt sein, daß eine Beschädigung der Oberfläche der einzuführenden Einzel-Lichtwellenleiter nicht eintritt.
• Solche Materialien sind zum Beispiel elastische Kunststoffe, geglühtes Kupfer, Blei und andere. leicht fließende Metalle oder auch Kombinationen dieser Materialien. Der Aufbau eines Ausfuhrungsbeispiels aus bleibend verformbarem Material, wie Blei, wird in Figur 6 gezeigt. Der Fühüungskörper 9 aus bleibend verformbarem Material enthält als Abschluß der Kanüle 1 einen Abschnitt 5 eines Einzel-Lichtwellenleiters, der durch entsprechende Einschnürungen 10 fixiert ist. Der weitere Einsatz dieses PUhrungskörpers 9 entspricht dem bereits beschriebenen Ablauf.
• In Figur 7 wird ein fertig montiertes Steckerteil 12 gezeigt, in dem die Aufnahmevorrichtung 11 durch eine geeignete Vergußmasse 13 oder dergleichen fixiert ist. Die Aufnahmevorrichtung 11 beinhaltet, ebenfalls durch Vergußmasse 13 oder dergleichen fixiert, den FUhrúngskörper 2 mit der Kanüle 1 und dem linsenförmigen Abschluß 3 am stirnseitigen Ende des Steckerteils. Am anderen Ende des Steckerteils 12 ist eine erweiterte Bohrung 14 vorgesehen, in der eine entsprechende Abfangung des Einzel-Lichtwellenleiters bzw. dessen Umhüllung erfolgen kann. In Figur 8 ist ein entsprechender Steckerteil 15 dargestellt, der jedoch mit einem Sender- bzw. Empfängerteil 17 bestückt ist. Dieses Sender-bzw. Empfängerteil 17 ist in einer Aufnahmevorrichtung 16 fixiert, aus der die Anschlußeinheiten 18 abgeführt werden. Die Aufnahmevorrichtung 16 wird auch in diesem Falle mit einer geeigneten Vergußmasse 13 oder dergleichen in zentrischer Position fixiert. Der Justiervorgang zwischen den Aufnahmevorrichtungen 11 bzw. 16 und dem positionsbestimmenden Führungselement der Steckerteile 12 bzw. 15 wird nun anhand der soeben beschriebenen Figuren 7 und 8 näher erläutert. Es geht dabei um den Ausgleich der Toleranzen von Lichtwellenleiter, Aufnahmevorrichtung und Führungskörper, sowie um die relative Positionierung zweier Steckerteile beim Steckvorgang, so daß optimaler Lichttibertritt zwischen den zu verbindenden.Lichtwellenleitern oder zwischen einer Lichtquelle bzw. einem Lichtdetektor und einem Lichtwellenleiter erfolgen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Aufnahmevorrichtung 11 bzw. 16 gegenüber dem Steckerteil 12 bzw. 15 als positionsbestimmendem Führungselement in bezug auf die Winkellage der Achsen und auf die achsiale Position Justiert und fixiert wird. Das positionsbestimmende Führungselement des Steckerteils 12 bzw. 15 ist hier als zylindrische, äußere Führungshülse ausgebildet, so daß zwei solcher Steckerteile 12 bzw. 15 in einer gemeinsamen Außenhülse aufeinander ausgerichtet geführt werden können. Der Führungskörper 2 bzw. der Sende- oder Empfängerteil 17 wird zunächst in einer als Zwischenhülse ausgebildeten Aufnahmevorrichtung 11 bzw. 16 Justiert und durch Löten, Vergießen mit Kunststoff oder durch Verkeilen fixiert. Anschließend wird die Aufnahmevorrichtung 11 bzw. 16 mit dem fixierten FUhrungskörper 2 bzw. Sende-oder Empfängerteil 17 in der in einer Justiereinrichtung eingespannten äußeren FUhrungshUlse des Steckerteils 12 bzw. 15 positioniert. Die Justierung erfolgt nun so, daß die Lage der Aufnahmevorrichtung 11 bzw. 16 gegenüber der äußeren Führungshülse des Steckerteils 12 bzw. 15 so verändert wird, bis die zentrische Lage gesichert ist. Das Ermitteln der zentrischen Lage erfolgt durch einen Meßvorgang. Im Beispiel nach Fig. 7 wird in den Führungskörper 2 ein Einzel-Lichtwellenleiter eingeführt und an einen Lichtsender angeschlossen. Mittels eines in der Justiervorrichtung zentrisch angeordneten zweiten Einzel-Lichtwellenleiters wird dann das Optimum des Lichtübertritts gemessen, das ein Kriterium für die zentrische Lage des Führungskörpers 2 innerhalb des Steckerteils 12 darstellt. Das Optimum wird also zum Beispiel mit Hilfe einer in den Führungskörper 2 der zu Justierenden Aufnahmevorrichtung 11 eingeführten Meßfaser gegenüber einem als normal dienenden Referenzatecker direkt ausgemessen oder auch durch mikroskopische Beobachtung der Lage der zu Justierenden Aufnahmevorrichtung 11 festgestellt. Die auf diese Weise gefundene, optimale relative Lage von Führungshülse des Steckerteils 12 und der Aufnahmevorrichtung 11 bzw. dessen Führungskörper 2 wird anschließend ebenfalls fixiert, zum Beispiel durch Vergießen mit Vergußmasse 19. Justiert man in einer gleichartigen Aufnahmevorrichtung 16, wie in Figur 8 gezeigt wird, eine Lichtquelle oder einen Lichtdetektor 17 auf die gleiche Weise wie einen FUhrungskörper 2 dann erhält man mit dem Lichtwellenleiter-Stecker kompatible, steckbare Anschlußteile für den 3au von Lichtsendern oder Licht empfängern.
• 10 Patentansprüche 8 Figuren L e e r s e i t e

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Lösbare Verbindungsanordnung für Einzei-Iichtwellenleiter, bestehend aus zwei gleichen zylindrischen, die Enden der Einzel-Lichtwellenleiter konzentrisch fassenden Steckerteilen mit gemeinsamer konzentrischer Außenhülse zum Ausrichten und FUhren dieser Steckerteile, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß eine Aufnahmevorrichtung; (8, 11) für Einzel-Lichtwellenleiter innerhalb Jedes Steckerteiles (12) zentrisch angeordnet ist, daß in den Aufnahmevorrichtungen (8, 11) FUhrungskörper (2, 6, 9) angeordnet sind und daß innerhalb dieser PUhrungskörper (2, 6, 9) zentrierende Kanülen (1) angeordnet sind, die an der Stirnseite einen Abechluß (3, 4, 5) aufweisen.
2. 2. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanüle (1) des Ftlhrungskörpers (2) einen Abschluß aus lichtleitendem Material aufweist.
3. 3. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanüle (1) am stirnseitigen Ende einen ebenen Abschluß aufweist.
4. 4. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanüle (1) am stirnseitigen Ende einen angeschmolzenen, linsenartigen Abschluß (3) ausweist.
5. 5. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanüle (1) am abgeschlossenen Ende eine lichtleitende Einscbmelzung (4) aufweist.
6. 6. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 2 und 5, d a -d u r c h ~ g e k e n n z e i c h n e t , daß die lichtleitende Einschmelzung (4) einen höheren Brechungsindex aufweist als das Material des Fhhrungskörpers (2).
7. 7. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die lichtleitende Einschmelzung durch einen eingeschmolzenen Abschnitt (5) eines Einzellichtwellenleiters gebildet ist.
8. 8. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanüle (1) aus parallel verlaufenden, zylindrischen Führungskörpern (6) gebildet ist, die um einen den Abschluß der Kanüle (1) bildenden Abschnitt (5) eines Einzellichtwellenleiters angeordnet und fixiert sind.
9. 9. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der FUhrungskörper (9) als Zylinder mit Kanüle (1) aus bleibend verformbaren Material ausgebildet ist.
10. 10. Lösbare Verbindungsanordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der einseitige Abschluß der Kanüle (1) durch den Abschnitt (5) eines Einzel-Lichtwellenleiters gebildet ist.