DE2839411A1

DE2839411A1 - Vorrichtung zum verbinden von lichtwellenleitern und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2839411A1
Application number: DE19782839411
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Meyer; Karl-Heinz Ing Grad Wilke
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1980-03-27

Description

Vorrichtung zum Verbinden von Lichtwellenleitern und
Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum stirnseitigen Verbinden von zwei aus jeweils einer optischen Faser bestehenden Lichtwellenleitern. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.
Lichtwellenleiter werden seit einiger Zeit in Versuchsstrecken zur Übertragung von Signalen in fernmeldetechnischen Bereich eingesetzt. Sie ersetzen dabei den bisher üblichen Kupferleiter und haben gegenüber demselben erhebliche Vorteile. Der Lichtwellenleiter ist leichter als ein Kupferleiter und er kann in einem wesentlich größeren Frequenzbereich betrieben werden. Auß-erdem ist die Übertragung durch Lichtwellen im Lichtwellenleiter von elektromagnetischen Einflüssen unabhängig.
Da es bereits gelungen ist, Lichtwellenleiter herzustellen, mit denen die optischen Signale dämpfungs- und reflexionsarm übertragen werden können, kommt der Verbindungstechnik eine große Bedeutung zu, da an Verbindungsstellen nach Möglichkeit keine so großen Verluste erzeugt werden sollen, daß die Vorteile der verlustarmen Übertragung wieder aufgehoben werden. Dieses Problem gilt für halle bekannten Lichtwellenleiter, insbesondere für solche, die aus einzelnen Fasern bestehen. Derartige Licht wellenleiter können beispielsweise durch mehrwellige Gradientenfasern oder Kern-Mantel-Fasern gebildet werden. Unabhängig vom Aufbau wird im folgenden durchweg die Bezeichnung "Lichtwellenleiter" verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchverbinden von zwei Lichtwellenleitern anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine reflexionsarme und damit verlustarme Verbindungsstelle gewährleistet.
Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung der eingangs geschil derten Art gemäß der Erfindung dadurch-gelöst, daß die Lichtwellenleiter in zentrischen Bohrungen von zwei miteinander verbindbaren, aus mechanisch festem Material bestehenden Kupplungsteilen befestigt sind, von denen mindestens eins in Achsrichtung federnd gelagert ist, daß zwischen den Lichtwellenleitern und den Kupplungsteilen die Enden der Lichtwellenleiter stabilisierende, fest mit denselben verbundene Glasröhrchen angebracht sind, daß das Glasröhrchen des einen Kupplungsteils über dessen Stirnfläche hinausragt und trichterförmig aufgeweitet ist, während der Lichtwellenleiter dieses Kupplungsteils innerhalb desselben endet, und daß das Glasröhrchen des anderen Kupplungsteils mit dessen Stirnfläche abschließt, während der Lichtwellenleiter um eine Strecke über die Stirnfläche hinaus ragt, die größer als der Abstand zwischen den Stirnflächen des ersten Lichtwellenleiters und der trichterförmigen Erweiterung des ersten Glasröhrchens ist.
Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß die beiden zu verbindenden Lichtwellenleiter - im folgenden kurz "LWL" genannt -beim Zusammenfügen der beiden Kupplungsteile durch die zentrierende Wirkung der trichterförmigen Erweiterung des einen Glasröhrchens automatisch so mit ihren Stirnseiten aneinander zu liegen kommen, daß eine vollständige Anlage der gesamten Oberfläche der Stirnflächen erreicht wird. Da mindestens ein Kupplungsteil in Achsrichtung federn kann, wird gleichzeitig ein ständiger Druck auf die Verbindungsstelle ausgeübt. Insgesamt ergibt sich durch das Zusammenfiigen der beiden die LIfL haltenden Kupplungsteile eine Verbindungsstelle mit extrem niedrigen Verlusten, die somit bestens für optische Ubertragungssysteme geeignet ist.
Ein Ausfijhrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung in vergrößertem Maßstab dargestellt, und Fig. 3 gibt die eigentliche Verbindungsstelle in nochmals vergrößertem Naß stab wieder.
Mit 1 und 2 sind die beiden Teile einer Kupplung bezeichnet, die beispielsweise mittels einer Überwurfmutter 3 fest miteinander verbunden werden können. In diese Kupplungsteile sind LWL 4 und 5 hineingeführt, die innerhalb der durch die Kupplungsteile dargestellten Verbindungsstelle reflexionsfrei bzw.
verlustarm miteinander verbunden sind. Eine solche Verbindungsstelle, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, kann prinzipiell zur Durchverbindung von zwei LWL verwendet werden, die beide aus einem Kabel herausragen. Es ist jedoch genausogut möglich, auf diese Weise einen LWL eines Kabels an den Eingang eines Gerätes anzuschließen, welches durch den Ausschnitt einer Wandung 6 im Kupplungsteil 2 angedeutet sein soll.
Ais der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Kupplungsteile 1 und 2 zentrale Bohrungen aufweisen, in denen die LWL 4 und 5 fest angeordnet sind. Das Kupplungsteil 2 ist in der Ausführungsform der Fig. 2 in einer gehäuseartigen Er- weiterung 7 der Wandung 6 angeordnet, und zwar zusammen mit einer Feder 8, durch welche das Kupplungsteil 2 ständig unter der Wirkung einer in Richtung der Achse der LWL wirkenden Federkraft steht. Die Bewegung des Kupplungsteils innerhalb des Gehäuses 7 kann beispielsweise durch einen Sprengring 9 begrenzt werden. Das Gehäuse 7 weist auf der anderen Seite beispielsweise ein Außengewinde auf, auf welchedie Überwurfmutter 3 aufgeschraubt werden kann, die auf dem Kiipplungsteil 1 durch einen Sprengring 10 gesichert sein kann.
Mit 11 ist eine EIiilse bezeichnet, die das Einführen des Kupplungsteils 1 in das Gehäuse 7 des Kupplungsteils 2 vereinfachen soll und dabei als Führungselement dient.
Die LWL 4 und 5 werden auf eine weiter unten noch zu beschreibende Weise in die Kupplungsteile 1 und 2 eingesetzt und dort so festgelegt, daß die Kupplungsteile miteinander verbunden werden können. In deradargestellten Ausführung sbeispiel erfolgt diese Verbindung mittels der iJberwlarfmutter 3 dadurch. daß zunächst die beiden Kupplungsteile 1 und 2 lose zusammengesteckt werden. Danach wird die Überwurfmutter 3 nach und nach auf das Gehäuse 7 des Kupplungsteils 2 aifgschraubt, bis die beiden durchzuverbindenden LWL an ihren Stirnflächen fest und satt an-einander liegen. Die Kupplungsteile 1 und 2 können dabei ebenso wie die berwurfmutter 3 aus Metall bestehen Es ist jedoch genausogut möglich, für diese Teile einen geeigneten Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid einzusetzen.
Die LWL 4 und 5 werden nun in den Kupplungsteilen i und 2 unter Zwischenschaltung von Glasröhrchen 12 und 13 befestigt und in den zentralen Bohrungen der Kupplungsteile dabei gleichzeitig mit großer Genauigkeit zentriert. Hierzu werden die Enden der LWL 4 und 5 zunächst in Glasröhrchen eingeklebt, deren lichter Durchmesser dem Außendurchmesser der LWL entspricht. Dieser Durchmesser kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Glasröhrchen zunächst durch Hitzeeinwirkung auf die LWL heruntergeschrumpft werden. Danach werden die LWL nochmals aus den Glasröhrchen heraiisge- zogen, mit einem Klebmittel versehen und wieder in dieselben eingeschoben. Durch diese Verklebung sind die LIfL 4 und 5 dann mit ihren zugehörigen Glasröhrchen 12 bzw. 13 fest verbunden. Anschließend werden die Glasröhrchen in die Eupplungsteile 1 und 2 eingeklebt, so daß ein ausreichend fester Verbund zu den Kupplungsteilen gegeben ist. Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 werden die LWL bzw. Glasröhrchen der beiden Kupplungsteile dabei unterschiedlich gestaltet.
Der LWL 4, welcher für den Kupplungsteil 1 vorgesehen ist, wird entsprechend Fig. 3 so in seinem Glasröhrchen 12 angeordnet, daß er um eine bestimmte Strecke, die vorher genau festgelegt werden kann, aus dem Glasröhrchen herausragt.
Nach dem Einbau des LlZ 4 mit seinem Glasröhrchen 12 in den Kupplungsteil 1 ragt der LWL dann auch um diese Strecke as der Stirnfläche des Kupplungsteils 1 heraus.
Im Gegensatz dazu wird der LWL 5 in seinem Glasröhrchen 13 so festgelegt, daß er bereits innerhalb des Glasröhrchens 13 endet und dabei mit seiner Stirnfläche um eine größere Strecke von der Öffnung des Glasröhrchens 13 entfernt bleibt. Dieses Glasröhrchen 1.3 hat an seinem Ende eine trichterförmige Erweiterung 14, die nach Einbau des LWL 5 mit dem Glasröhrchen in den Kupplungsteil 2 über die Stirnfläche des Kuppl.ungsteils hinausragt und wegen der trichterförmigen Erweiterung als zentrierende Führung für den LWL 4 dient, wenn die beiden Kupplungsteile 1 und 2 zusammengeführt werden. Der LWL 4 muß dementsprechend soweit aus der Stirnfläche des Kupplungsteils 1 herausragen, daß er mindestens die mit A bezeichnete Entfernung zwischen der Stirnfläche des LWL 5 sowie der Stirnseite der trichterförmigen Erweiterung 14 überbrücken kann. Die direkte Verbindungsstelle zwischen den beiden LWL 4 und 5 ist in Fig. 3 mit 15 bezeichnet.
Durch die zentrierende Wirkung der trichterförmigen Erweiteruhig 3 vom Glasröhrchen 13 ist sichergestellt, daß die Verbilldung zwischen den beiden LWL 4 und 5 einwandfrei. und damit verlustarm erfolgt. Diese Art der Verbindung gestattet darüberhinaus für die gesamte Vorrichtung nach der Erfindung in den Kupplungsteilen relativ große Toleranzen, da der LWL 4 durch die trichterförmige Erweiterung 14 auch dann einwandfrei zum LWL 5 geführt wird, wenn seine Achse innerhalb des Kupplungsteils 1 geringfügig von der zentrischen Lage abweicht, Die Ausführungsform mit der über die Stirnfläche des Kupplungsteils 2 hinausragenden trichterförmigen Erweiterung t4 ist am einfachsten hqrzu$tellen. Es soll durch die Erfindung aber auch die aufwendigere Abwandlung mit erfaßt sein, daß die Erweiterung 14 in einer Vertiefung des Kupplungsteils liegt und dann nicht über dessen Stirnfläche hinausragt. Prinzipiell könnte die trichterförmige Erweiterung auch am Kupplungsteil 1 angebracht werden. Fiir diesen Fall würde der LWL 5 dann aus seinem Kupplungsteil herausragen.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zum stirnseitigen Verbinden von zwei. aus jeweils einer optischen Faser bestehenden Lichtwellenleitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (4, 5) in zentrischen Bohrungen von zwei miteinander verbindbaren, aus mechanisch festem ivlaterial bestehenden Kupplungsteilen (1, 2) befestigt sind, von denen mindestens eins in Achsrichtung federnd gelagert ist, daß zwischen den Lichtwellenleitern und den Kupplungsteilen die Enden der Lichtwellenleiter stabilisierende, fest mit denselben verbundene Glasröhrchen (12, 13) angebracht sind, daß das Glasröhrchen (13) des einen Kupplungsteils (2) über dessen Stirnfläche hinausragt und trichterförmig aufgeweitet ist, während der Lichtwellenleiter (5) dieses Kupplungsteils innerhalb desselben endet, und daß das Glasröhrchen (l2) des anderen Kuppiungsteils (1) mit dessen Stirnfläche abschließt, während der Lichtwellenleiter (4) um eine Strecke über die Stirnfläche hinausragt, die größer als der Abstand (A) zwischen den Stirnflächen des ersten Lichtwellenleiters und der trichterförmigen Erweiterung (14) des ersten Glasröhrchens ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (4, 5) in die Glasröhrchen (12, 13) eingeklebt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasröhrchen (12, 13) in die Kupplungsteile (2,2) eingeklebt sind.
4, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungsteile (1, 2) mittels einer Überwurfmutter (3) miteinander verschraubbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem federnd gelagerten Kupplungsteil (2) eine in Achsrichtung der Lichtwellenleiter (4, 5) wirkende Feder (8) angebracht ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Enden der beiden Lichtwellenleiter (4, 5) so in Glasröhrchen (12, 13) eingeklebt werden, daß der eine Lichtwellenleiter (4) in der erforderlichen Länge aus seinem Glasröhrchen (12) herausragt, während der andere Lichtwellenleiter (5) innerhalb des am Ende trichterförmig erweiterten Glasröhrchens (13) endet, daß die mit den (ilasröhrchen bestückten Lichtwellenleiter danach in die Kiipplungsteile (1, 2) eingeklebt werden, und daß schließlich die beiden Kupplungsteile miteinander verbunden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasröhrchen (12, 13) vor dem Verkleben mit den Lichtwellenleitern (4,5) durch Erwärmung dem Durchmesser der Lichtwellenleiter angepaßt werden.