DE2757214A1

DE2757214A1 - Verbinder fuer optische fasern

Info

Publication number: DE2757214A1
Application number: DE19772757214
Authority: DE
Inventors: Bruce David Gesner; Jun Arthur Woodward Warner
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2757214B2; JPS53111747A; FR2375610B1; JPS5640323B2; IT1091624B; NL175553C; NL175553B; FR2375610A1; DE2757214C3; NL7714311A

Description

27572H

Western Electric A 35 976-ko

Company, Incorporated
195 Broadway-New York, N.Y. 10007
U.S.A.

Verbinder für optische Pasern

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbinder für optische Fasern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Faseroptische Nachrichtenkanäle besitzen große Aussichten, die Nachrichtenadern und -leitungen der Zukunft zu sein. Sie besitzen eine größere Signaltragerkapazitat, ein geringeres Gewicht, eine geringere Größe und aller Wahrscheinlichkeit nach einen günstigeren Preis als elektrische Nachrichtenkanäle. Ferner sind sie gegen elektromagnetische und hochfrequente Störungen unanfällig und bieten erhebliche Vorteile bei der völligen Beseitigung des Übersprechens und bei der Gewährleistung der PrivatSphäre.

Die in jüngster Vergangenheit gelungenen Verbesserungen bei faseroptischen Übertragungsleitungen sowohl im Hinblick auf die Herstellbarkeit als auch im Hinblick auf die mechanische Festigkeit sind eindrucksvoll und versprechen eine weitverbreitete Anwendung bereits in sehr naher Zukunft. Eines der noch bestehenden Problemgebiete bei der praktischen Anwendung von opti-

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sehen Fasern für Nachrichtenzwecke besteht in der Kopplung optischer Fasern mit Hilfe von Faserverbindern.

Das Problem der Kopplung optischer Fasern läßt sich einfach beschreiben. Und zwar müssen aneinander angrenzende Faserenden flach, senkrecht und poliert sein und müssen sowohl in axialer Richtung als auch in Querrichtung aufeinander ausgerichtet sein.

Die Schwierigkeiten treten auf, wenn die Abmessungstoleranzen in Betracht gezogen v/erden. Um den optischen Verlust vernachlässigbar klein zu halten, d.h., auf etva 0,1 dB, müssen der Justierfehler in Querrichtung geringer als 1/20 des Faoerkerndurchmessers und die axiale Abweichung geringer als die Hälfte des Kerndurchmessers sein. In der Praxis vorkommende Kerndurchmesser von Multimode-Fasern (d.s. Fasern mit mehreren Lichtausbreitungsarten) liegen zwischen 50 und 250 /um, so daß Positionierungsfehler des Faserkerns von nur 2,5/um zu meßbaren Verlusten führen. Eine v/eitere, bei elektrischen Aderverbindern nicht vorhandene Forderung besteht in der Reinlichkeit. Die Herstellung oder die Aufhebung der Verbindung darf zu keinen Rückständen führen, welche die Lichtbahn behindern oder die Ausrichtung der Fasern ändern.

Die erforderliche Ausrichtung könnte durch Herstellung eines justierbaren Verbinders erzielt werden, doch würde eine solche Vorgehensweise beschwerlich und kostspielig sein. Dies trifft auch auf viele bekannte Konstruktionen zu, welche zahlreiche, komplizierte und auf enge Toleranzen hergestellte Teile auf-

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weisen, die zwar zufriedenstellend arbeiten, insbesondere in Verbindung mit größeren Pasern oder Faserbündeln (Aufsatz von T. Bowen "Fiber Optics as an Interconnecting Medium", in 'Electronic Packaging and Production", April 1976, Seiten 17 bis 32), doch selbst bei Normung und Herstellung in großen Stückzahlen zu unverhältnismäßig hohen Kosten führen würden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, einen Verbinder für optische Fasern der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welcher einfacher, genauer und billiger ist. Dieser Verbinder soll ferner das Erfordernis einer teuren Bearbeitung von Verbinderteilen auf kritische Dichttoleranzen beseitigen und eine Montage des Verbinders zum großen Teil aus billigen, handelsüblichen Präzisionsteilen ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verbinders nach Anspruch 1 sind in den UnteranSprüchen gekennzeichnet .

Der erfindungsgemäße Verbinder für optische Fasern enthält eine elastische, hohlzylindrische Hülse und drei parallele Zylinderteile bzw. äußere Stifte, die an der Innenfläche der Hülse befestigt sind. Die äußeren Stifte sind mit ihren Längsachsen um 120⁰C gegeneinander versetzt angeordnet und verlaufen parallel zu der Zylinderachse der Hülse. Die zu verbindenden Fasern sind

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mit ihren Endabschnitten an Halbstockern montiert, welche in die Hülse einsetzbar sind. Jeder Halbytecker enthält einen zweiten Satz von drei parallelen Zylinderteilen oder inneren Stiften, die über ihre gesamte Länge in gegenseitigem Kontakt stehen, so daß sie eine dazwischen liegende zylindrische öffnung umschreiben. Die optische Paser wird innerhalb der von den inneren Stiften gebildeten Öffnung befestigt, wobei die inneren Stifte und der Faserendabschnitt in einer ebenen Fläche enden, die im wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse verläuft. Die Durchmesser der inneren und äußeren Stifte sind gegenseitig so aufeinander abgestimmt, daß dann, wenn ein Halbverbinder in das eine Ende der Hülse eingesetzt wird, jeder äußere Stift einen Kontakt mit zv/ei benachbarten inneren Stiften bildet. Ein zweiter Halbverbinder wird in das andere Ende der Hülse solange eingeführt, bis die planaren Flächen der inneren Stifte in Berührungskontakt sind und damit die Endabschnitte der Fasern ausgerichtet sind. Die Enden der Stifte sind vorzugsweise abgerundet, um das Einsetzen der Halbvcrbinder au erleichtern.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders besteht die Hülse aus einem Metallrohr und die äußeren Stifte sind an dessen Innenfläche angeschweißt. Bei einer zweiten, für die Befestigung einer Gruppe von Verbindern angepaßten Ausführungsform besteht die Hülse aus gummiartigem Material, in das die äußeren Stifte eingegossen sind. Die Hülsen werden bei dieser Ausführungsform in den Bohrungen eines stabilen Halterungselementes befestigt, um eine mechanische Festigkeit zu er-

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zielen und die Form der Hülsenanordnung festzulegen.

Eine wichtige Maßnahme bei dem erfindungsgemäßen Verbinder besteht darin, die äußeren Stifte r,o anzuordnen, daß nie sich gegenseitig nicht berühren. Diese Anordnung gestattet in Verbindung mit der Elastizität der Hülse eine automatische Selbofcjustierung der Halbverbinder. In Pullen, in denen die inneren Stifte geringfügig unterdimensioniert sind, ziehen sich die äußeren Stifte unter dem Druck der Hülse un die inneren Stifte zusammen und bewirken somit die Ausrichtung, während sich im entgegengesetzten Pail bei leicht überdimensionierten inneren Stiften die äußeren Stifte auseinander bewegen.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Durchmesser der inneren und äußeren Stifte so aufeinander angepaßt sind, daß die von der Hülse Über die äußeren Stifte ausgeübte Kraft das Bestreben besitzt, die inneren Stifte in gegenseitigem Berührungskontakt zu halten.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verbinders besteht darin, daß er sich die hoch entwickelte Technologie der Wälzlagerindustrie zu Nutzen macht und billige, präzise, gleichförmige zylindrische nadellager als innere und äußere Stifte des Verbinders verwendet. Diese genormten Lagerrollen sind für jeweils einige Pfennige im Handel erhältlich.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: _₁₀_

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Pig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbinders für optische Fasern;

Pig. 2 eine perspektivische, '.niseinandergezogenc Darstellung sui' Veransehaulichung, wie der Verbinder nach Pig. 1 zur Ausrichtung zweier optischer Fnsern verwendet v/ird;

Fig. 3 eine perspektivische Darr/, te llung einer Gruppe von aus äußeren Stiften und Hülsen bestehenden Steckerbuchsen; die in einem stabilen Halterungselement befestigt sind;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine bekannte optische Paser, und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgeciäßen Verbinders, der mit einem einen Farbstoff enthaltenden Dochtmaterial gefüllt ist.

V/ie aus den Pign. 1 und 2 hervorgeht, weist der dort dargestellte, erfindungsgemäße Verbinder 10 für optische Pasern eine elastische, hohlzylindrische Hülse 12 und drei parallele Zylinderteile bzw. äußere Stifte 14 auf, die an der Innenfläche der Hülse 12 befestigt sind. Die äußeren Stifte 1Ί sind bezüglich ihrer radialen Achsen 16 im wesentlichen um 120 gegeneinander versetzt angeordnet. Die zu verbindenden Pasern 10 sind jeweils mit einem Endabschnitt an einem Halbstecker 20 befestigt, der in die Hülse 12 einsetzbar ist. Jeder Halbstecker 20 weist eine zweite Gruppe von drei parallelen Zylinderteilen bzw. inneren Stiften 22 auf, welche sich über ihre gesamte Länge gogen-

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seitig berühren und auf diese V/eise eine zylindrische Öffnung 19 umschreiben. Die Paser 18 ist innerhalb der von den inneren Stiften 22 gebildeten Öffnung 19 befestigt, beispielsweise durch Auffüllen des Raumes 24 zwischen der Faser 10 und den inneren Stiften 22 mit Epoxyharz oder einem anderen geeigneten Bindemittel. Die inneren Stifte 22 und der Endabschnitt der Paser enden in einer ebenen Fläche, die im wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse der Hülse 12 und damit senkrecht zu der Längsachse der Faser 18 verläuft. Die Durchmesser der inneren Stifte 22 und der äußeren Stifte 14 sind aufeinander^derart angepaßt., daß dann, wenn ein Halbverbinder 20 in das eine Ende der Hülse 12 eingeführt wird, jeder äußere Stift 14 im wesentlichen über seine gesarate Länge einen Berührun";ukontakt mit zwei benachbarten inneren Stiften 22 bildet. In das andere Ende der Hülse 12 v/ird ein zweiter Halbverbinder 20 solange eingeführt, bis die von den Enden der inneren Stifte 22 gebildeten ebenen Flächen aufeinanderstoßen und damit die Endabschnitte der Fasern 18 ausrichten. Die Enden der Stifte sind vorzugsweise abgerundet, um das Einführen der Halbverbinder 20 zu erleichtern.

Der spezielle buchsenförmige Aufbau der inneren und äußeren Stifte ist wesentlich für eine automatische

Selbst Justierung der Fasern. Insbesondere sind die äußeren Stifte 14 voneinander getrennt angeordnet, d.h., sie berühren sich nicht gegenseitig, so daß dann, wenn die inneren Stifte 22 eingeführt sind, sich die elastische Hülse 12 geringfügig ausdehnen und anschließend zusammenziehen kann, um die inneren

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Stifte 22 in die ausgerichtete Lage zu treiben. Dieser Aufbau gestattet ferner eine Anpassung an Abmessungstoleranzen der Stifte, inabesondere wenn einer oder mehrere der inneren Stifte 22 einen unterdimensionierten Durchmesser besitzen.

Ein weiteres Merkmal der buchsenförmig angeordneten Stifte besteht darin, daß die mit dem größeren Durchmesser ausgebildeten äußeren Stifte 14 sum Zusammentreiben der inneren Stifte 22 vorgesehen sind. Hierfür hat sich gezeigt, daß das Durchmesserverhältnis zwischen den äußeren und inneren Stiften bei 1,5:1 oder größer liegen sollte. Bei kleineren Durchmesserverhältnissen besteht die Gefahr, daß die von der Hülse 12 über die äußeren Stifte 14 übertragene Kraft die inneren Stifte 22 auseinandertreibt und zu Fehl Justierungen oder sogar zu einem Bruch des die Paser 18 mit den Stiften 22 verbindenden Epoxyharzes oder Zementes führt.

In Fig. 4 ist der Aufbau einer bekannten optischen Faser 18 im Querschnitt dargestellt. Die Faser 13 besitzt einen Kern 181, der von einem Überzug 182 umgeben ist. Der Kern 131 und der Überzug 182 bestehen üblicherweise aus Glas. Der überzug 182 ist von einem Nylonmantel 183 umgeben, welcher seinerseits von einer PVC-Schutzhülle 184 umgeben ist.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weisen die Halbverbinder 20 jeweils einen Wärmeschrumpfschlauch 26 auf, welcher der Anordnung, insbesondere dem hinteren Ende des Halbverbindcrs eine hohe mechanische Festigkeit verleiht. Der Wärmeschrumpfschlauch 26 bedeckt

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lediglich den Teil der inneren Stifte 22 hinter den ebenen Flächen und läßt daher den vorderen Teil der Gtifte 22 für eine Einführung in die Hülse 12 frei. Der Warmeschrumpfschlauch 26 haftet an der PVC-Schutzhülse 184 der Paser 13 und an einer Epoxyharz-Verankerung 32, welche die inneren Stifte 22 umgibt.

Der Nyloninantel 133, der den Überzug 182 der Faser 18 umgibt, ist unter der Kraft der inneren Stifte 22 komprimierbar. Wie nachstehend noch näher erläutert wird, wirkt daher der Nylonrnantel 183 als variables Selbstzentrierungsorgan.

Bei einem speziellen Ausführungobeispiel des erfindungsgemäßen Verbinders bestehen die inneren und äußeren Stifte 22 bzw. 14 aus handelsüblichen zylindrischen Nadellagern. Die Genauigkeit der Nadellager ist für die erfindungsgemäßen Zwecke ausreichend: Und zwar beträgt die Gesamttoleranz des Durchmessers +_2,5/um, die jedoch erforderlichenfalls durch entsprechende Ausv/ahl auf +,0,6 /um verringert werden kann. Die genormten Lagefrollen kosten jeweils einige Pfennige, sind aus Chromstahl hergestellt und werden an ihren Enden geläppt und poliert.

Diese Präzisions-Lagerrollen bzw. Stifte sind in der handelsüblichen Form in Durchmesserabstufungen von 0,4 mm und in zahlreichen Längen erhältlich. Ein genormter Stift besitzt ein halbkugelförmiges Ende, welches da3 Einführen der Halbverbinder 20 in die Hülse 12 erleichtert. Der maximale Zylinderdurchmesser (d.h., Durchmesser des aus dem Faserkern 182 und dem Überzug 183 bestehenden Gebildes), der in die von den

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inneren Stiften 22 gebildete Öffnung 19 paßt, ntcht in direktem Verhältnis zu dem Stiftdurchmesser. Diese Beziehung beträgt 1:6,4641. Pur handelsübliche Lagerrollenabmessungen besitzen daher die zur Positionierung einer optischen Paser vorgesehenen Öffnungen 19 Durchmesser von 0,12 mm, 0,13 mm, 0,24 mm U3W. Beispielsweise ist ein zur Verwendung mit inkohärenten Lichtquellen in einem elektronischen Fernsprechverrnittlungssystem entv/ickelter großer Paserkern sohr gut geeignet für eine öffnung von 0,24 mm Durchmesser. Diene, in Fig. 4 dargestellte Paser besteht aus einem Glaskern 181 mit 0,13 nun Durchmesser, der von einem 0,04 mm dicken Glasüber/.ug 182 umgeben wird, woraus sich ein Kern-Überzug-Durchnesser von etwa 0,21 mm ergibt. Ein dünner Nylon-Schutzmantel 183 von etwa 0,025 mm Dicke bringt den Ge samt durchmesser auf 0,28 mm. ',Venn diese Paser von den drei Innenstiften 22 festgeklemmt wird (die PVC-Schutzhülle v/ird zuvor zurückgestreift), wird der Nylonmantel 183 geringfügig in dem zur Verfügung stehenden freien Raum verformt oder extrudiert, wobei jedoch die aus Glas bestehende Kern-Überzugsstruktur unbelastet und innerhalb einer Toleranz von +_ O,Ü1 nn zentriert bleibt. Dabeiist zu bemerken, daß ein Abstreifen des Nylonschutzmantels nicht erforderlich int und daß die zulässige Toleranz für den Kern-Übersug-Durchmeoser bei vorhandenem Nylonmantel tatsächlich größer ist als ohne Nylonmantel.

Bei einem Ausführungsbeispiel für die optische Paser 18 wurde der Kern-Überzug-Durchmesser auf einem Wert zwischen 0,20 mm und 0,24 mm gehalten. Von den etwa 100 präparierten Faserenden

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waren etwa 80 $ innerhalb einer Toleranz von 0,01 nun zentriert, obwohl ein unerfahrenes Personal und die erste Werkzeuggeneration verwendet wurde. Diese Ergebnisse zeigen, daß ein annehmbares Ergebnis mit einer Spezifikation erhalten werden kann, welche eine Zentrierung des Faserkerns und Faserüberzugs innerhalb der genannten Toleranz von 0,01 mm erfordert.

Der Durchmesser der Lagerrollen bzw. Stifte ist im Ankauf extrem gleichförmig, doch wurden die drei montierten inneren Stifte 22 mit Hilfe von Lochlehren auf eine Größe bis zu 2,5/um geprüft. Es hat den Anschein, daß der Zentrierfehler größtenteils von der zu zentrierenden Faser abhängig ist, wobei ein beträchtlicher Spielraum zulässig ist, da der Nylonübersug als variable, selbst zentrierende Hülse für den Kern-Übers'.ug-Tcil der Fasern wirkt. Die nachstehende Tabelle führt die zulässigen Kombinationen von nicht-ummantelten optischen Fasern und genormten Lagerrollen auf. Die Abmessungen sind in mm angegeben, während' die Durchmessertoleranz sämtlicher aus Torrington-Stahl bestehenden Stifte zwischen + 0/um und -5/um liegt.

Öffnung (in mm) für nicht-ummantelte zylindrische Faser	Durchmesser (in mm) für genormten inneren Stift	Durchmesser (in mm) für äußeren Stift
0,122	0,79	1,19
0,184	1,19	1,98
0,245	1,59	2,38
0,308	1,98	3,18
0,368	2,38	3,98
0,430	2,78	4,76

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Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, dient die Hülse 12 r.ur Führung des Halbverbinders 20 bei der Verbindungsherstellung. Eine wirtschaftliche Möglichkeit zur Erzielung dieser Führung mit der erforderlichen Genauigkeit besteht wiederum in der Verwendung genormter Lagerrollen für die äußeren Stifte 14. Die äußeren Stifte 14, die vorzugsweise größer als die inneren Jtifte 22 sind, wirken wie selbst justierende Schienen, längs welcher die inneren Stifte 22 gleiten. Me äußeren Stifte 14 brauchen jedoch nur gerade zu sein, um ihren Zweck zu erfüllen. Vorzugsweise werden äußere Stifte 14 verwendet, deren Durclimesser dem 1,5-fachen des Durclimessers der inneren Stifte 22 entspricht, da dann die äußeren Stifte 14 eine resultierende Druckkraft auf die Halbverbinder ausüben.

Die Positionierung der äußeren Stifte 14 in der Hülse 12 muß einerseits ein leichtes Einführen der inneren Stifte und andererseits eine ausreichende Spannungübeaufschlagung ermöglichen, um die Selbst justierung der gesamten Verbinderanordnung zu bewirken. Die Spannungswirkung sollte ferner ausreichend groß sein, um die Belastungen zu überwinden, die möglicherweise dem Verbinder von außen zugeführt v/erden, beispielsweise durch das Gewicht der optischen Kabel oder infolge der Verlegung der Kabel.

Bei einer Ausführungsform des vorstehend erläuterten Verbinders besteht die Hülse 12 aus einem dünnwandigen, rostfreien Stahlrohr. Die Spannung der Hülse wird durch die Y/anddicke und die

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Rohrform bestimmt. Beispielsweise hat aich Geneigt, daß ein Rohr mit einem Durchmesser von 7,6 n:a und einer 0,152 mm starken Wand unelastisch verforrat v/erden kann, wenn zur Erzielung einer Peinjustierung des Durchmessers des von den äußeren Stiften 14 umschriebenen Kreises ein dreibackiges Spannfutter verwendet wird. Der Durchmesser der äußeren und inneren Stifte betrug dabei 2,38 mm bzv/. 1,58 mm.

Bei einer zweiten, zur Befestigung einer Verbinderanordnun^; gemäß Fig. 3 ausgebildeten Ausführungcform bestund die Hülse 12 aus einem ringförmigen, gummiartigen Glied 121, das von einem stabilen Trag-element 30, beispielsweise einer Platte, rohaltert wird. In der Praxis werden die äußeren Stifte H in die Ouminihülse eingegossen und das Tragelement hr.vi, die Hatte 30 besteht au3 Polystyrol. Der Vorteil einer Gummihülse besteht darin, daß der äußerste Durchmesser der Hülse durch einen festen Körper begrenzt v/erden kann, wohingegen bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dem Stahlrohr erlaubt sein muß, Elastizität zu zeigen. Durch die Verwendung einer gummiartigen Hülse kann mit einer Gruppe zu montierender Hülsen ein Steckerbuchsenfold auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß in eine geeignete Platte Löcher gebohrt werden.

Die von dieser Ausführungsform erzeugte Spannung ist abhängig von dem gummiartigen Material, der Größe der die Hüluenütiftanordnung aufnehmenden Bohrung und der Konstruktion dea bei dem Gießvorgang verwendeten Gießkerns. Der Gießkern muß no aus-

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gebildet sein, daf3 die äußeren Stifte 1Ί eijicn geringfügig kleineren umschriebenen Kreis einnehmen als der zur Halterung der inneren Stifte 22 erforderliche umschriebene Kreis, wodurch ein Spielraum für eine freie Bewegung lungs der äußeren Stifte der Hülse 12 entsteht. Als geeignetes gummiartiges Material hat sich Polyurethan mit einer Shore Λ-Hürtc von 50 herausgestellt, d.i. die momentane abgelesene Härte, v^:onn die Probe mit einem sogn. Shore A-Durameter nach der ACTH-(Ammerican Society of Testing I,Iaterials)-Norm, Band 35 geprüft wird. Ein solches Polyurethan ist im Handel erhältlich.

Zu den wichtigeren Vorgängen bei der Herstellung des Verbinders zählt die Ausrichtung und Verbindung der drei inneren Stifte 22 mit der Paser 18. Die drei inneren Stifte 22 rnüsson exakt parallel zueinander und in gegenseitigem Kontakt zueinander gehalten werden und anschließend mit der eingelotsten Paser verbunden werden. Zu diesem Zweck wird eine Paßlehre bzw. Schablone verwendet. Die Schablone besitzt ein paar horizontal verschiebbarer Backen, welche im geschlossenen Zustand eine trapezförmige öffnung bilden, sowie eine vertikal verschiebbare Backe, welche gegen die Oberseite der trapezförmigen Öffnung in Schließstellung gebracht v/erden kann. Zwei der inneren Stifte 22 werden zunächst parallel zueinander eingespannt, indem sie nahe beieinander auf den Boden der trapezförmigen Öffnung angebracht werden und die horizontalen Backen geschlossen werden. Anschließend wird ein Paserendabschnitt, der zuvor von der PVC-Hülle befreit und mit einem Epoxyharz ummantelt wird, längs der Beriihrungsstelle der beiden Stifte

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verlegt. Daraufhin wird der dritte innere Stift auf der Oberseite der beiden anderen inneren Stifte angebracht, worauf die vertikale Backe abgesenkt wird, um die Paser in die richtige Stellung zu treiben. Die gesamte Anordnung wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen, um das Epoxyharz auszuhärten. Die Menge des verwendeten Epoxyharzes wird so bemessen, daß die Öffnung 24 geringfügig überfüllt ist und das Epoxyharz von den Enden austritt, jedoch nur soviel, daß das austretende Epoxyharz bei dem anschließenden Einsetzen des Halbverbinders 20 in die Hülse 12 nicht stört. Als Epoxyharz kann beispiels-: weise ein warmhältender, strukturierter Einkomponentenkleber mit der Bezeichnung "Scotch-Weld 2214" verwendet werden, der in 40 Minuten bei 120° aushärtet und mit Metallen, Glas und einigen Kunststoffen eine hochMastbare Verbindung eingeht. Dieses Epoxyharz wird von der Pa. 3M Company, Minnesota vertrieben.

In diesem Stadium des Herstellungsprozesses ragt die Paser um einige mm oder mehr über die Enden der inneren Stifte 22 hinaus, um eine saubere Endenpräparierung und Politur zu ermöglichen.

7/ie vorstehend bereits erwähnt wurde, sollte der Schutzmantel 184 der optischen Paser auf geeignete Weise an den inneren Stiften 22 befestigt werden, um die Materialspannung zu verringern und eine abrupte Abbiegung oder Knickung zu verhindern, wenn die Paser in die öffnung zwischen den inneren Stiften 22 eintritt. Eine solche Möglichkeit zeigt Pig. 2, wo das gleiche Epoxyharz, das die inneren Stifte miteinander verbindet, zur

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Bildung eines Ankers 32 an der Rückseite des Halbverbindcrs 20 verwendet wird. Anschlief3end werden einige Schichten des Wärmeschrumpf schlauche G 26 in dem erforderlichen LIaCe angebracht, um einen Handgriff zu bilden und eine Spannungsentlastung zu erzielen. Der Wärmeschrumpfschlauch 26 haftet dabei an der äußeren Schutzhülle 184 der ?aser 18 (Fig. 4). Me Schutzhülle 184 besteht üblicherweise aus Polyvinylchlorid und besaß im betrachteten Bcispielsfalle einen Durchmesser von 2,54 mm. Damit die Faserverbindung nach erfolgter Herstellung in der eingenommenen Lage verbleibt, können eine einfache, nicht dargestellte Federklammer oder andere geeignete Kittel zum Zusammenhalten der Halbverbinder und der Hülse verwendet v/erden.

7/ie vorstehend bereits erwähnt wurde, müssen zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei optischen Fasern deren flache, rechtwinklige und polierte Enden in axialer Richtung und in Querrichtung aufeinander ausgerichtet v/erden. Eine einfache Möglichkeit zur Präparierung eines Faserenden besteht darin, die Faser durch Anreißen und Biegen zu brechen. Diese Methode gewährleistet jedoch kein senkrechtes Ende und viele Glasfasern brechen aufgrund ihrer konstruktionsbedingten hohen inneren Spannungen nicht sauber oder gleichmäßig, ^ine bessere Möglichkeit ist daher die Polierung der Faserenden. Die Halbverbinder mit der fest an die inneren Stifte verklebten Faser werden zugeschnitten und in zwei Schritten von Hand i>olicrt, wobei zuerst Tonerde (Aluminiumoxid) mit einer Körnung von

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3/um und anschließend Zeriumoxid verwendet wird. Das Ergebnis besteht in einem polierten Faserende mit einem leicht konkaven Paserkern.

Zuletzt v/ird auf die Enden sowohl der Facer 18 als auch der inneren Stifte 22 ein Schutzmantel aus einer Silikongummiverbindung aufgebracht. Wenn dann die beiden Kalbverbinder 20 zusammengebracht werden, wirktder Silikongummi sowohl als Puffer als auch als Dichtung. Zu diesem Zweck hat sich eine Dicke von 0,012 mm für den Silikongummimantel air, ausreichend erwiesen.

Die Erprobung des fertigen Verbinders besteht weitgehend in einer Prüfung der Abmessungstoleranzen. Wenn gewährleistet v/ird, daß die mechanischen Toleranzen eingehalten und das Faserende poliert v/ird, lassen sich befriedigende optische Eigenschaften erzielen.

Die Anordnung der inneren Stifte wird durch Verwendung einer Reihe von Lochlehren geprüft, v/obei für innere Stifte mit einem Durchmesser von 1,58 mm der richtige Lochdurchmesser 3,41 mm betrügt. Die Zentrierung des Faserkerns wird dadurch geprüft, daß die gesamte Anordnung in der Lochlehre gedreht wird und der Lauf mit Hilfe eines 400-fach vergrößernden T-Iikroskopes beobachtet wird. Anschließend wird vom anderen Ende der Paser her Licht zugeführt und die Kreisfö'ruigkeit und Gleichförmigkeit des Lichtes beobachtet. Mit zunehmend besserer Kontrolle der Faserabmessungen kann ein sehr hoher, der Präzision der

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Lagerrollen nahekommender Zentrierungcgrad erwartet werden.

Bei Verbindern und Verschlüssen, die ein Gehäuse besitzen, wird da3 Gehäuse vielfach mit einem wasserabweisenden Kunststoff, üblicherweise ein Petroleumderivat, gefüllt, um ',Yasser von den Adern fernzuhalten. Obwohl ciiese Praxis ihren Zweck im allgemeinen erfüllt, kann das V/asser immer noch in die Adern eindringen und eine Korrosionsbeschädigung hervorrufen. Es ist daher günstig, über das Auftreten von 7/assereinbrüchen Bescheid zu wissen, damit die Ursache des V/asscreinbruchs beseitigt werden kann, bevor wiederholte V/acsereinwirkungen auftreten.

In Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dem Füllmaterial ein fein verteiltes, -vasserlÜGliches Farbpulver zuzusetzen. Eine Wassereinwirkung auf den Leiter oder das Kabel bewirkt, daß das Farbpulver das Wasser anfärbt, so daß das der Was s ere invvirkung ausgesetzte Kabel oder Verbinderstück sofort durch Inaugenscheinnahme erkannt worden kann. Falls der Verbinder undurchsichtig ist, wird ein Wassereinbruch durch die aus dem Verbinder herauslaufende Farbe signalisiert. Die Farbe bleibt auch nach Beendigung des Wassereinbruchs sichtbar, und zwar selbst dann noch, nachdem das Wasser verdampft ist. Die stattgefundene Reaktion zwischen dem Farbstoff und V/asser führt zu einer bleibenden Einfärbung des Füllmaterials. Der Farbstoff wird vorzugsweise einem i.Iaterial zugesetzt, dan ein durchsichtiges oder durchscheinendes Verbindergehäuse ausfüllt. In diesem Falle kann die Anwesenheit von Wasser innerhalb des Verbinders beobachtet werden. Vorteilhafterweise i^r..t das Füll-

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material selbst zumindest ein wenig durchsichtig.

Eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbinders, der mit einem einen Farbstoff enthaltenden Dichtmaterial gefüllt ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Dabei ist zur besseren Anschaulichkeit der Verbinder 100 teilweise aufgeschnitten dargestellt. Die Vcrbinderhülfte 110 schließt einen Klotz 120 ein, v/elcher von Kanälen 130 durchzogen ist, die von optischen Fasern 140 der in Fig. 4 dargestellten Art eingenommen werden. Die obere Hälfte 150 des Verbinders 100 rastet in die untere Hälfte 110 ein und umgibt und umgreift die optischen Fasern 140. Innerhalb des Verbindergehäuses befindet sich ein Füllmaterial 160. Das Füllmaterial 160 ist eine hydrophobe Substanz, welche das Eindringen von Wasser in das Gehäuse verhindert. Üblicherweise ist das Füllmaterial ein fettartiges Petroleumprodukt. Dieses Füllmaterial enthält einen wasserlöslichen Farbstoff, welcher ebenfalls oleophil ist, d.h., daß er sich in dem Füllmaterial weder löst noch Farbe zeigt. Die handelsüblichen wasserlöslichen Farbstoffe erfüllen dieses Kriterium.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel für das Füllmaterial 160 ist Petroleumgel, das 0,1 # fein verteiltes Methylen-Violett enthält, wobei als Material für da3 Verbindergehäuse durchsichtiges Polycarbonat vorgesehen ist. Diese Stoffkonbination ist, wie sich gezeigt hat, in der Lage, den Einbruch von in deo Verbinder zu signalisieren.

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Es haben sich auch andere Farbstoffe als r;ün:;tic erwiesen. Hierzu zählen Methylenblau, I.Icthylonazur, iithylviolett, Brilliant£rün, Malachitßrün, Anilinblau, Naphthol^rün B und Alphazurin Λ.

Obwohl die letztgenannte Ausfiihrun^nl'orrn im Zus.-i mit optischen Y/ellenleiterverbindern und Fascrleit'jrn erläutert wurde, versteht es sich, v.r.'.; nie an r.'lc-ichü.c 7/οί:;ο anwendbar iat f'Jr elektrische oploißvei'binLi or, elektrische Adern und elektrische Kabel.

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Claims

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Patentansprüche

Verbinder für optische Pasern, rait wenigstens drei inneren Stiften, die parallel und in gegenseitigem Kontakt zueinander unter Ausbildung einer dazwischen liegenden zylindrischen Öffnung verlaufen, in welcher eine optische Paser angeordnet ist, und mit einer zylindrischen Klemmvorrichtung, welche die Stifte umgibt, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens drei äußere Stifte (14) an der Innenfläche der Klemmvorrichtung (12) fixiert sind und daß der Durchmesser der äußeren Stifte (H) größer ist als der Durchmesser der inneren Stifte (22) und so gewählt ist, daß die inneren Stifte (22) mit einer resultierenden Druckkraft beaufschlagt sind.
2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der äußeren Stifte (H) so gewählt ist, daß nach erfolgtem Einstecken der inneren Stifte (22) zwischen die äußeren Stifte (H) ein Kontakt zwischen jedem der äußeren Stifte (H) und zwei benachbarten inneren Stiften (22) über deren gesamte Länge vorhanden ist.

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3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der äußeren Stifte (14) wenigstens das 1,5-Fache des Durchmessers der inneren Stifte (22) beträgt.
4. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zylindrische Klemmvorrichtung in Form einer Hülse (12) ausgebildet ist und aus einem dünnwandigen Metallrohr besteht und daß die äußeren Stifte (14) aus Metall bestehen und mittels einer Schweißnaht, Epoxyharz oder dergleichen an der Innenfläche der Hülse (12) befestigt sind.
5. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Klemmvorrichtung ein gummiartiges Material umfai.it, in welches die äußeren Stifte (14) eingegossen sind.
6. Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein stabiles Halterungselement (30) mehrere Klemmvorrichtungen umgibt und eine Vielzahl von räumlich getrennten, zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des Halteelementes (30) verlaufende Bohrungen (121) aufweist, in denen jeweils eine Klemmvorrichtung mit den darin eingegossenen äußeren Stiften (14) angeordnet ist.
7. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die äußeren Stifte (14)

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bezüglich ihrer Längsachsen um 120 gegeneinander vernetzt angeordnet sind.
8. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die inneren Stifte (22) und das Ende der dazwischen liegenden optischen Paser (18) in einer ebenen Fläche enden, die im wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse orientiert ist.
9. Verbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die inneren Stifte (22) einen freiliegenden vorderen Abschnitt in der Nähe der ebenen Fläche sowie mechanische Verstärkungseinrichtungen (26) aufweisen, welche einen hinteren Abschnitt der inneren Stifte (22) umgeben.
10. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein Teil des Verbinders in einem hydrophoben Füllmaterial eingebettet i3t, welches einen wasserlöslichen Farbstoff enthält, der innerhalb des Füllmaterials praktisch farblos ist und nach erfolgter Lösung in V/asser eine im sichtbaren Bereich liegende Farbe zeigt.
11. Verbinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Halterungselement (30) weitgehend durchsichtig ist.

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12. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial weitgehend durchsichtig ist.
13· Verbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Füllmaterial ein Petroleumderivat enthält.
14. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13_f dadurch gekennzeichnet , daß der Farbstoff aus einer Stoffgruppe ausgewählt ist, welche Methylenblau, Methylenazur, Äthylviolett, Brilliantgrün, Malachitgrün, Anilinblau, Naphtholgrün B und Alphazurin Λ enthält.

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