DE2923851A1

DE2923851A1 - Kupplung fuer lichtleitkabel

Info

Publication number: DE2923851A1
Application number: DE19792923851
Authority: DE
Inventors: Marcel Lemesle
Original assignee: MOING CLAUDE LE
Current assignee: MOING CLAUDE LE
Priority date: 1978-06-29
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-01-10
Also published as: US4256365A; FR2430025B1; GB2023874A; FR2430025A1; GB2023874B; DE2923851C2; JPS557797A; NL7905096A

Description

-5- 29238 b

Anmelden 1_O Marcel LEMESLE

3, Rue Emile Le Gac F- 22700 PERROS GUIREC Frankreich

2. Marcel GUIBERT

20, CitS Saint Roch F- 22300 LANNION Frankreich

3. Claude LE MOING

33» Avenue de Lorraine F- 22300 LANNION Frankreich

Kupplung für Lichtleitkabel

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Lichtleitkabel mit mindestens drei Kabelzweigen, von denen zwei durch erste und zweite Lichtleitfasern gebildet sind, die zwei festgelegte Kegelstümpfe mit koplanaren Achsen aufweisen.

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Kupplungen für Lichtleitkabel mit vier Kabelzweigen, von denen ein erster und ein dritter Zweig aus einer ersten Lichtleitfaser und deren zweiter und vierter Zweig aus einer zweiten Lichtleitfaser gebildet sind, sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften beschrieben:

Artikel von Takeshi OZEKI und B.S. KAWASAKI in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters, Band 28, No. 9, Mai 1976, Seiten 528/529", betitelt "Optical directional coupler using tapered sections in multimode fibers";

in einem Artikel von B.S. KAWASAKI und K.O. HILL in der Fachzeitschrift "Applied Optics", Band 16, No. 7, Juli 1977, betitelt "Low-loss access coupler for multimode optical fiber distribution networks";

in dem Artikel von K.O. HILL B.S. KAWASAKI und D.C. JOHNSON, in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters", Band 31, No. 11, Dezember 1977, betitelt "Efficient power combiner for multiplexing multiple sources to single-fiber optical system".

Bei diesen Kupplungen für Lichtleitkabel hat jeder von einer Lichtleitfaser gebildete Kabelzweig die Form eines Kegelstumpfes, dessen größere Grundfläche durch den Querschnitt eines Endes der Lichtleitfaser verlängert

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2 9 2 3 S S

ist und dessen kleinere Grundfläche mit derjenigen des den anderen kombinierten Zweig der Lichtleitfaser bildenden Kegelstumpfes vereinigt ist. Die beiden Kegelstümpfe einer Lichtleitfaser sind einander gleich und werden durch Einschnürung beim Erhitzen der Lichtleitfaser zur Bildung eines Doppelkegelstumpfes erhalten. Gemäß ihrer Verwendung werden die beiden Doppelkegelstümpfe der ersten und zweiten Lichtleitfaser durch Verschmelzen miteinander vereinigt oder auf der Höhe ihrer kleinen Grundflächen voneinander getrennt und in einen passenden durchsichtigen Klebstoff getaucht.

Die Übertragung eines Lichtsignals vom ersten Kabelzweig beispielsweise auf den dritten und vierten Kabelzweig erfolgt direkt in der ersten Lichtleitfaser und indirekt über mindestens die durch die aneinanderliegenden Hüllen gebildete Zwischenfläche zwischen den Doppelkegelstümpfen der ersten und zweiten Lichtleitfaser. Für zwei gegebene mehrfache Lichtleitfasern vom gleichen Aufbau, die unterschiedliche Nenndurchmesser haben können, werden die Kupplungskoeffizienten und die Ausrichtungskoeffizienten zwischen den Kupplungszweigen durch die relativen Durchmesser und die Konizität der Doppelkegelstümpfe der beiden Lichtleitfasern bestimmt. Anders gesagt, die Kupplungskoeffizienten sind von der Warmeinschnürung der beiden Fasern abhängig,

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deren Charakteristiken im Hinblick auf die Erzielung vorgegebener Kupplungskoeffizienten nur ungefähr bestimmt werden können. Für Kupplungen mit vier Kupplungszweigen, die durch Recken und vorgegebene Verschmelzung von zwei Lichtleitfasern mit bestimmten optischen Größen und bestimmten Abmessungen erhalten werden, sind übrigens die Kupplungskoeffizienten annähernd die gleichen, was im gleichen Herstellungsverfahren das Erzeugen von Kupplungen mit unterschiedlichen Kupplungskoeffizienten nicht erlaubt. Nach dem Strecken und dem Verschmelzen ist es nämlich nicht mehr möglich, von eingeschnürten und geklebten Lichtleitfasern ausgehend andere Werte für Kupplungskoeffizienten zu erhalten. Auch erlaubt der Aufbau solcher Kupplungen nicht eine in beiden Richtungen wirksame Kupplung einer Lichtleitfaser einerseits mit zwei anderen Lichtleitfasern andererseits ohne einen beträchtlichen Einsetzverlust (perte par insertion).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kupplungen mit drei oder vier Kabelzweigen zu schaffen, bei denen man unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile die Lage der Kabelzweige der einen Seite gegenüber der Lage der Kabelzweige der anderen Seite regulieren kann, um gewünschte Kupplungskoeffizienten zu erhalten, die aus einer breiten Spanne von Werten gewählt sind, verbunden mit einem sehr geringen Einsetzverlust, typischer Weise kleiner als 1 dB.

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Die Aufgabe wird mit einer Kupplung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Kegelstümpfe am äußeren Ende der ersten und zweiten Lichtleitfaser ausgebildet sind und in einem ersten gemeinsamen sphäroidisehen Ende enden, das auf ihre gemeinsame Berührungslinie zentriert ist und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als die Summe der Kerndurchmesser ihrer äußeren kleinen Grundflächen, und daß der dritte Kabelzweig durch eine dritte Lichtleitfaser gebildet ist, deren eines Ende dem sphäroidisehen Ende gegenübersteht.

Im Gegensatz zu bekannten Kupplungen kann eine erfindungsgemäß ausgebildete Kupplung Kupplungszweige mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, wodurch die Wahlmöglichkeiten der Kopplungscharakteristiken der Kupplung noch vergrößert sind.

Im Falle einer Kupplung mit vier Kupplungszweigen sind der dritte und der vierte Kupplungszweig gleichermaßen aus einer dritten und einer vierten Lichtleitfaser gebildet, die auf analoge Weise wie die erste und die zweite Lichtleitfaser gereckt und miteinander verbunden sind. Das zweite aus den Kegelstumpfenden der dritten und der vierten Lichtleitfaser gebildete sphäroidische Ende liegt dem ersten sphäroidisehen Ende gegenüber. Gemäß den beiden Ausführungsformen erlaubt eine dreidimensionale mikrometrische Verstellung des ersten

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sphäroidisehen Endes gegenüber dem geradlinigen Ende der dritten Lichtleitfaser oder dem zweiten sphäroidisehen Ende eine Einstellung der Koeffizienten der Koppelung und der Ausrichtung.

Die Einsetzverluste (pertes par insertion) an der Kopplungsstelle können durch die Einstellung der gegenseitigen Lage der benachbarten Enden der Lichtleitfasern auf ein Minimum gebracht werden, wobei das eine sphäroidisehe Ende die Rolle von Bündelungslinsen und optischen Verteilern spielt. Diese Einsetzverluste hängen auch von den relativen Durchmessern der kleinen Grundfläche der Kegelstümpfe ab. Bei der ersten Ausführungsform, die eine Kupplung mit drei Kupplungszweigen betrifft, sind diese Verluste verringert, da der Durchmesser des Endes der dritten Lichtleitfaser genau gleich der Summe der Durchmesser der kleinen Grundfläche der Kegelstümpfe der ersten und der zweiten Lichtleitfasern ist. Dies ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel der Fall, das eine Kupplung mit vier Kupplungszweigen betrifft, weil die Summe der Durchmesser der kleinen Grundflächen der Kegelstümpfe der ersten und der zweiten Lichtleitfaser einerseits und der dritten und der vierten Lichtleitfaser andererseits genau gleich sind.

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Schließlich hängen diese Einsetzverluste auch vom Übergang zwischen der großen Grundfläche des Kegelstumpfes und dem Querschnitt jeder Lichtleitfaser ab. Vorteilhafterweise läßt sich diese letzte Abhängigkeit unterdrücken, wenn der halbe Spitzenwinkel des Kegelstumpfes einer jeden Lichtleitfaser gleich dem kritischen Komplementwinkel der Zwischenfläche Kern/Mantel der Lichtleitfaser ist.

Je nach Anwendungsfall können die ersten und zweiten sphäroidisehen Enden getrennt in Harz eingebettet oder fest verschmolzen zu einem einzigen sphäroidisehen Ende, das die vier Zweige miteinander verbindet, erhalten werden.

Eine solche optische Kupplung läßt sich in einem Übertragungssystem für optische Signale vielfach anwenden, wobei man folgende Anwendungsarten unterscheidet:

Kupplung in Duplexverbindungen von Lichtleitfasern im Hinblick auf das Multiplexieren von LichtSignalen; Verwirklichung von optischen Mehrfachfrequenz-Verbindungen ;

dauernde Kontrolle einer optischen Übertragungsstrecke;

Eingabe und Entnahme eines Informationssignals oder Testsignals auf eine bzw. von einer Leitung.

.,.12

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Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

Lichtleitkabelkupplung mit drei Kabelzweigen;

Fig. 2 eine Einzeldarstellung der Koppelung

zwischen den drei Lichtleitfasern der in Figur 1 dargestellten Kupplung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer

Vorrichtung zur Herstellung der Kegelstumpfe und des sphäroidisehen Endes eines Paares von Lichtleitfasern der gleichen Seite;

Fig. 4 stellt die äußeren Kegelstümpfe

dieses Lichtleitfaserpaares nach dem Reckvorgang und dem Abbrechen dar;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der

Vorrichtung zum Messen und Regeln durch mikrometrische Verstellung, um bestimmte Kupplungskoeffizienten zu erhalten;

...13

0 9 8 8 ? ·' i! 7 η 4

Fig. 6 die Bahn eines Lichtstrahles bei

Totalreflexion in einem Kegelstumpf;

Fig. 7 mehrere Reflexionen eines Lichtstrahles

in einem Kegelstumpf;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer

Kupplung mit vier Kabelzweigen.

Fig. 1 zeigt eine Kupplung mit drei Lichtleitfasern F₁, Fp und F^ eines Übertragungssystems für optische Signale. Die über die Lichtleitfaser F^, übertragene Lichtleistung P, ist in zwei LichtIeistungen P₁ und P₂ aufgeteilt, die von den Lichtleitfasern F₁ und F₂ entsprechend dem Koeffizienten -*L der Einsetzverluste und dem Kupplungskoeffizienten C₁₂, welche die Kupplung charakterisieren, aufgenommen werden:

= 10 log -T5—-2p-— dB F₁ + F₂

1
= 10 log pJ dB

..„14

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Jedes Lichtleitkabel F.,, F₂ oder F^ der Übertragungsstrecke hat angenommenermaßen einen Durchmesser, der von demjenigen der jeweils beiden anderen verschieden ist und ist mit einer Lichtleitfaser 1, 2 oder 3 von gleichem Durchmesser der Kupplung mit Hilfe der Verbindungsteile 4^, 4₂ oder 4^ Faser für Faser verbunden. Diese Verbindungsteile sind an sich bekannt und beispielsweise in der DE-OS 28 26 032 beschrieben.

Die Koppelung der drei Lichtleitfasern 1, 2 und 3 der Kupplung wird durch eine gemeinsame Verbindung der benachbarten Enden dieser Lichtleitfasern bewirkt, wie dies in Fig. 1 schematisch durch das Kästchen 5 und in Figur 2 im Detail dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt, wie die erste und zweite Lichtleitfaser und 2 jeweils in einem Kegelstumpf 10 oder 20 enden, der durch ein gemeinsames sphäroidisches Ende 6₁₂ verlängert ist. Die Kegelstümpfe 10 und 20 können unterschiedliche Durchmesser haben, d.h., daß die Lichtleitfasern 1 und 2 oder F^ und F₂ unterschiedliche Nenndurchmesser aufweisen können. Der Mantel oder die Hülle 11 und der Mantel 21 der Lichtleitfasern 1 und 2 haben im Bereich der festgelegten Kegelstümpfe eine gemeinsame Berührungslinie 7. Das erste sphäroidische Ende 6^₂ ist an der Stelle 61 auf die gemeinsame

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Berührungslinie 7 zentriert und hat einen Durchmesser D, der größer ist als die Summe der Durchmesser der Kerne d^, dp der kleinen Grundflächen der Kegelstümpfe 10 und 20. Das sphäroidische Ende 6₁₂ ist in seinem Hauptteil aus einem Kern mit der gleichen Zusammensetzung wie die Kerne der Lichtleitfasern 1 und 2 gebildet und ist von einem sehr dünnen Film des Materials umgeben, aus dem auch die Hüllen 11, der Lichtleitfasern 1 und 2 bestehen. Dieser Mantel ist quasidurchlässig für die Übertragung der Lichtsignale.

Die dritte Lichtleitfaser 3, welche den dritten Kabelzweig der Kupplung bildet, hat einen Kern 32 und eine Hülle 31 mit der gleichen Struktur wie die erste und zweite Lichtleitfaser 1 und 2. Der Durchmesser des Kernes d, der Lichtleitfaser 3 ist immer kleiner als der Durchmesser D des sphäroidisehen Endes 6-1 p* Die Achse des geraden Endes 30 der Lichtleitfaser 3, das in den Kupplungsblock 5 eingesetzt ist, verläuft parallel zur gemeinsamen Berührungslinie 7» kann aber gegenüber dieser Berührungslinie 7 quer versetzt sein.

Die Kupplung weist einen Träger 50 für die vorstehend genannten Elemente auf, beispielsweise eine Glaslamelle, an welche die Verbindungsteile 4-1-4-, angeklebt sind und auf der die Enden 10-30 der Lichtleitfasern 1 bis

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und das sphäroidische Ende 6^p nach der Einstellung ihrer Lage mit Hilfe eines Harzes befestigt sind, das durch eine rasche Polymerisation gekennzeichnet ist und auf die durch das Kästchen 5 in Figur 1 dargestellte Oberfläche aufgebracht ist.

Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 8 zur Herstellung des sphäroidisehen Endes 6₁₂, das beiden Kabelzweigen oder Lichtleitern 1 und 2 der Kupplung mit drei Kabelzweigen gemeinsam ist_o Wie im folgenden noch ersichtlich wird, kann diese Vorrichtung auch zur Erzielung eines zweiten gemeinsamen sphäroidisehen Endes von zwei anderen Zweigen oder der dritten und vierten Lichtleitfaser einer Kupplung mit vier Zweigen verwendet werden.

Die beiden Lichtleitfasern 1 und 2 sind, insbesondere wenn sie den gleichen Durchmesser haben, aus einem gleichen Stück Lichtleitfaser 1¹ - 2* bestehend, das umgefaltet wird (wie in Figur 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist), oder aus zwei gesonderten Stücken von Lichtleitfasern 1' und 2¹ von im allgemeinen unterschiedlichem Durchmesser aber analoger Struktur gebildet wird. Nach dem Einspannen in einen feststehenden Halter 80 werden die beiden Lichtleitfaserstücke 1· und 2· gegeneinander gerollt, um eine gute gegenseitige

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Anlage zu erhalten. Dann werden diese gegeneinander gerollten Stücke horizontal gespannt und in einen zweiten und verstellbaren Halter 81 eingespannt. Dieser Halter 81 ist auf einem Wagen 82 befestigt, der horizontal auf einer Schiene 83 verfahrbar ist und sich unter der Vorspannung einer Zugfeder 84 vom festen Halter 80 zu entfernen trachtet. Die Bewegung des Wagens 82 wird mit Hilfe eines Tisches zur horizontalen mikrometrischen Verstellung gesteuert, auf welchem die Schiene 83 sowie eine zweite, senkrecht dazu verlaufende Schiene 85 angeordnet sind.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Mikrolötrohr auf einem zweiten Wagen 87 angeordnet, der auf der Schiene verschiebbar ist, und seine Flamme wird unter die beiden Stücke von Lichtleitfasern 1¹ und 2' gehalten, die zwischen den beiden Haltern 80 und 81 eingespannt sind. Nach Maßgabe der Warmverstreckung der Lichtleitfaserstücke 1· und 2', die durch die kombinierte Wirkung der Erwärmung durch das Mikrolötrohr 86 und den Zug der Feder 84 erreicht wird, werden die einerseits dem festen Halter 80 und andererseits im verstellbaren Halter 81 eingespannten Teile bis zum Bruch und ihrer Trennung verstreckt. Wie aus Figur ersichtlich ist, besteht dann jeder so getrennte Teil aus zwei fest zueinander stehenden Lichtleitfasern 1 und und endet jeweils in einem Kegelstumpf, der mit dem

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Kegelstumpf der jeweiligen anderen Lichtleitfaser eine gemeinsame Verbindungslilie 7 und eine koplanare Achse aufweist.

Dann wird in einem dritten Verfahrensschritt das sphäroidische Ende durch Verschmelzen der gemeinsamen Enden der Kegelstümpfe der Lichtleitfasern 1 und 2 mit Hilfe des Mikrolötrohres 86 gebildet. Das Gebilde aus den beiden Lichtleitfasern 1 und 2 hat die bereits vorstehend in Verbindung mit Figur 2 beschriebene Struktur.

Schließlich wird in einem vierten Verfahrensschritt eine Regulierung der Stellung der dritten Lichtleitfaser 3 gegenüber dem Gebilde aus den Lichtleitfasern 1 und vorgenommen, um vorgegebene Charakteristiken der Kupplung mit drei Kabelzweigen zu erhalten. Hierzu werden - wie Figur 5 zeigt - das Ende 30 der Lichtleitfaser 3 und das Gebilde aus den fest miteinander verbundenen Kegelstümpfen 10 und 20 der Lichtleitfasern 1 und 2 in einen beweglichen Halter 90 und in einen feststehenden Halter 91 so eingespannt, daß das Ende 30 dem sphäroidischen Ende 6^₂ gegenübersteht, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist. Die beiden Halter 90 und 91 sind auf einem Tisch angeordnet, der sich nach drei Richtungen mikrometrisch verstellen läßt. Die drei Richtungen stellen die

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297 3 8 hl

kartesisehen Koordinaten X, Y und Z dar, wobei 2 parallel zur Achse der Lichtleitfaser 3 und der gemeinsamen Berührungslinie 7 verläuft. Das andere Ende der Lichtleitfaser 3 empfängt ein Lichtsignal der Leistung P, von einer Lichtquelle und über passende Bündelungselemente, die insgesamt durch den Block dargestellt sind, während die über die Kupplung von den Lichtleitfasern 1 und 2 empfangenen Lichtleistungen P₁ und Pp an den Enden ihrer geradlinigen Abschnitte mit Hilfe von Fotowattmetern 93 und 94 gemessen werden. Durch eine dreidimensionale Einstellung der Lage des Endes 30 der dritten Lichtleitfaser 3 gegenüber dem Zentrum 61 des sphäroidisehen Endes 6₁₂ ^⁰^ gleichzeitiges Messen der Lichtleistungen P₁ und Pp erhält man den Kupplungskoeffizienten C_{1 2}, wobei man gleichzeitig den günstigsten Koeffizienten .^ des Einsetzverlustes erreicht. Je nach Anwendungsfall wird entweder die eingestellte Montage festgehalten, um einen anderen Wert des Koeffizienten C₁₂ ^zu erhalten oder, wie bereits gesagt, werden das Ende 30 und die Kegelstümpfe 10 und 20 auf einer Glaslamelle 50 in ein passendes Harz eingetaucht.

Bei der Einstellung der Lage des Endes 30 der Lichtleitfaser 3 gegenüber dem sphäroidischen Ende 6₁₂ ergeben die Verstellungen nach den Querrichtungen X und Y eine Einstellung der Aufteilung der Lichtleistung P, auf die beiden Lichtleitfasern 1 und 2, um Kupplungskoeffizienten C^₂ zu erhalten, die zwischen 3 dB und 30 dB

...20

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liegen, wobei die Einsetzverluste ■■■- kleiner als 1 Dezibel bleiben. Die Einstellung der Einsetzverluste ·«- (pertes per insertion *<~ ) wird im wesentlichen durch die Axialverstellung der Lichtleitfaser 3 in Richtung Z und mit Hilfe des sphäroidisehen Endes 6^₂ erreicht, das die Rolle einer Brennpunktlinse spielt.

Neben den Einstellungen der Lage im X, Y und Z-Koordinatensystem beeinflussen die Abmessungen der Kegelstumpfe oder 20 sowohl der ersten als auch der zweiten Lichtleitfaser 1 oder 2 in bezug auf den geradlinigen Abschnitt der Lichtleitfaser ebenfalls den Koeffizienten der Einsetzverluste -ο. Das heißt, man muß die numerische Öffnung des Kegelstumpfes an diejenige der Lichtleitfaser anpassen, um die günstigsten Einsetzverluste zu erhalten.

In Figur 6 ist ein halber Teillängsschnitt durch einen Kegelstumpf dargestellt, beispielsweise durch den Kegelstumpf 10 der Lichtleitfaser 1, der den halben Spitzenwinkel a hat. Es ist auch ein einfallender Lichtstrahl I eingezeichnet, der aus der Lichtleitfaser

über das sphäroidisehe Ende 6₁₂ übertragen wird und der in den Kegelstumpf 10 unter einem Winkel Θ. einfällt. Dieser Winkel 0. ist in bezug auf die Achse 13 des Kegelstumpfes 10 gemessen und entspricht einer totalen Reflexion an der Innenfläche 14 der Hülle 11 und des Kernes 12. Der Einfallswinkel des Lichtstrahles I

,21

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ORIGINAL IKSPECTED

auf diese Zwischenfläche 14 ist gleich dem kritischen Winkel 0„ der Licht
bekannte Beziehung:

Winkel 0„ der Lichtleitfaser 1, definiert durch die

sin 0_C = B₁Zn₂ ,

wobei η,, und n^ die Brechungsindices der Hülle 11 und des Kernes 12 sind. Wenn man mit ö_f den Einfallswinkel des Lichtstrahles I bezeichnet, welcher der totalen Reflexion in einem geradlinigen Abschnitt der Lichtleitfaser 1 unterliegt, der gleich dem Komplement des kritischen Winkels 0_ ist, sieht man aus Fig. 6, daß sich ergibt:

e_c = e_{F +} a .

Folglich vergrößert die numerische Öffnung des Kegelstumpfes 10 gleich n_o sin Θ die numerische Öffnung der Lichtleitfaser 1, die für einen geradlinigen Abschnitt, gleich n₂ sin e„ ist. Oder man paßt die numerische Öffnung n₀ sin Q an diejenige der Lichtleitfaser an, damit keine Einsetzverluste an der Übergangsstelle vom Kegelstumpf in den geradlinigen Abschnitt der Lichtleitfaser entstehen.

Ein Lichtstrahl I mit einem Einfallswinkel kleiner als θ oder der unter Totalreflexion in den Kegelstumpf

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29 7 3 8

mit einem Winkel 0^0 eintritt, wie dies Figur 7 zeigt, unterliegt einer Mehrfachreflexion an den Stellen M₁, M₂, M,, .... M_n auf symmetrischen Mantellinien der Zwischenfläche 14 mit Winkeln 0^ bis 0_n

0₁ = 0

0₂ = 0^ + 2a = 0 + 2a

0 = 0₂ + 2a = 0 + 4a

0_n = 0 + 2 (n - 1) a

Die Zahl η von aufeinanderfolgenden Reflexionen im Kegelstumpf 10 ist begrenzt, weil der Lichtstrahl I sich einer Richtung nähert, die parallel einer Mantellinie des Kegelstumpfes verläuft. Die letzte Reflexion im Punkt M findet statt, wenn 0_n^ 7772 - 2a wird. Wenn solche Lichtstrahlen I ihren Gleichgewichtszustand erreicht haben, laufen sie folglich im geradlinigen Abschnitt der Lichtleitfaser unter einem Winkel gleich oder etwas kleiner als a. Daraus folgt, daß ein Kegelstumpf einer Lichtleitfaser einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplung einen halben Spitzenwinkel hat von

a = e_F = T /2 - 0_c

damit die Einsetzverluste zwischen den Kegelstümpfen

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und dem geradlinigen Teil der Lichtleitfaser einen optimalen Wert erhalten, und daß die Verwendung von zwei solchen Kegelstümpfen für die Lichtleitfasern 1 und den Koeffizienten der Einsetzverluste *>£ vermindert.

Bei einer zweiten Ausführungsform einer Kupplung für Lichtleitkabel weist die Kupplung vier Kabelzweige auf, die durch vier Lichtleitfasern 1, 2, 3¹ und 4 gebildet werden und die es erlauben, über vier Verbindungsteile 4^ bis 4λ zwei Lichtleitfasern F^ und Fp einerseits und zwei andere Lichtleitfasern F^ und F. andererseits miteinander zu kuppeln, wie dies aus Figur 8 ersichtlich ist. Die Kupplung wird aus einem ersten Lichtleitfaserpaar 1-2 und einem zweiten Lichtleitfaserpaar 3'-4 gebildet, die jeweils durch eine Verbindung durch Verschmelzen der Enden ihrer Lichtleitfasern zu einem ersten und zu einem zweiten sphäroidisehen Ende 6^₂ oder 6·,^ erhalten werden, nachdem eine Verstreckung und Verschmelzung von zwei Abschnitten von Lichtleitfasern nach einem Herstellverfahren erfolgt ist, wie es in Verbindung mit den Figuren 2, 3 und 4 vorstehend beschrieben worden ist. Was vorher bezüglich der Einstellung der Lage des Endes 30 der Lichtleitfaser 3 gegenüber dem spharoidischen Ende 6₁₂ u*"¹ bezüglich der Optimierung der Einsetzverluste «ν: gesagt worden ist (Regelung in Richtung Z und Einstellung von a = 6_f) gilt auch für die Einstellung der Lage des zweiten spharoidischen Endes 6,^

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der Lichtleitfasern 3 und 4 gegenüber dem ersten sphäroidisehen Ende 6₁₂ ^der Lichtleitfasern 1 und oder umgekehrt. Es gilt auch, was bezüglich der Optimierung der Einsetzverluste in den Lichtleitfasern 1 bis 4 zwischen den Kegelstumpfen und den geradlinigen Abschnitten gesagt worden ist.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erlaubt die mikrometrische Verstellung des ersten sphäroidischen Endes 6^₂ gegenüber dem zweiten sphäroidischen Ende 6^< nach drei Dimensionen die Einstellung der Koeffizienten der Kupplung und der Ausrichtung (c,>j, c^₂» ^C4i u*¹*³· ⁰^ in den beiden Übertragungsrichtungen.

In Figur 8 ist durch den Block 5' wieder der Bereich angedeutet, in welchem Harz aufgebracht ist, in welches die sphäroidischen Enden 6,,₂ und 6^- und die vier paarweise miteinander verbundenen Kegelstümpfe der Lichtleitfasern 1 bis 4 eingetaucht sind»

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Claims

P 3549 Patentansprüche

1. Kupplung für Lichtleitkabel mit mindestens drei Kabelzweigen, von denen zwei durch eine erste und zweite Lichtleitfaser gebildet sind, die zwei festgelegte Kegelstümpfe mit koplanaren Achsen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kegelstümpfe (10, 20) am äußeren Ende der ersten und zweiten Lichtleitfasern (1, 2) ausgebildet sind und in einem ersten gemeinsamen sphäroidisehen Ende (6^p) enden, das auf ihre gemeinsame Berührungslinie zentriert ist und einen Durchmesser (D) aufweist, der größer als die Summe der Kerndurchmesser (d^, dp) ihrer äußeren kleinen Grundflächen ist, und daß der dritte Kabelzweig durch eine dritte Lichtleitfaser (3) gebildet ist, deren eines Ende dem ersten sphäroidisehen Ende (6^₂) gegenübersteht.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen durch eine vierte Lichtleitfaser (4) gebildeten vierten Kabelzweig aufweist, daß die Enden der dritten und vierten Lichtleitfaser (3, 4)

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die Form von zwei festgelegten Kegelstumpfen mit koplanaren Achsen haben und in einem zweiten gemeinsamen sphäroidisehen Ende (6,-) enden, das auf ihre gemeinsame Berührungslinie zentriert ist und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als die Summe der Kerndurchmesser ihrer äußeren kleinen Grundflächen, und daß das erste und das zweite sphäroidische Ende (6>.p, 6,4) einander gegenüberstehen.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d-*) am Ende der dritten Lichtleitfaser (3) genau gleich der Summe der Durchmesser (d^, dp) der kleinen Grundflächen der beiden Kegelstümpfe (10, 20) der ersten und zweiten Lichtleitfasern (1, 2) ist.

4. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Durchmesser (d^, dp) der kleinen Grundflächen der Kegelstümpfe (10, 20) der ersten und zweiten Lichtleitfasern (1, 2) einerseits und der dritten und vierten Lichtleitfasern (3, 4) andererseits genau gleich ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten sphäroidi sehen Enden (6^» 634) für die kleinen Grundflächen der vier Kegelstümpfe der Lichtleitfasern (1, 2, 3, 4) ein gemeinsames sphäroidisehes Ende bilden.

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6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Spitzenwinkel (a) des Kegelstumpfes jeder Lichtleitfaser gleich dem Komplementärwert des kritischen Winkels (01 der Lichtleitfaser ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens schritte nach dem Einspannen von ersten und zweiten Lichtleitfaserabschnitten (1¹, 2¹) zwischen einem festen Punkt (80) und einem unter Vorspannkraft verschiebbar angeordneten Punkt (81):

Erwärmen und Verstrecken des ersten und zweiten Abschnittes (1¹, 2») bis zum Abreißen, um mindestens erste und zweite Lichtleitfasern (1, 2) mit festgelegten Kegelstümpfen (10, 20) entlang einer gemeinsamen Berührungslinie (7) zu bilden; Verschmelzen der gemeinsamen kegelstumpfförmigen Enden (10, 20) zu dem ersten sphäroidisehen Ende (6^ und gleichzeitig Bildung der Kegelstümpfe der ersten und zweiten Lichtleitfasern (1, 2); Regulierung der Einfügungsverluste und der Kopplung durch mikrometrische dreidimensionale Relativverstellung des ersten sphäroidisehen Endes (6^₂) gegenüber dem Ende (30) von mindestens der dritten Lichtleitfaser (3).

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8. Verfahren nach Anspruch 7 zur Herstellung einer Kupplung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die analoge Durchführung der in Anspruch 7 bezüglich der ersten und zweiten Lichtleitfasern aufgeführten Verfahrensschritte an der dritten und vierten Lichtleitfaser zur Erzielung eines zweiten sphäroidisehen Endes (6,^), und dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierung durch mikrometrische Verstellung des ersten sphäroidisehen Endes (6^₂) gegenüber dem zweiten sphäroidi sehen Ende (6^) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Reguliervorgang die benachbarten Enden der Lichtleitfasern auf einem Träger (50) durch Einbetten in ein Harz (5, 5') fixiert werden, und daß die Fixierung der anderen Enden der Lichtleitfasern durch Einspannen in Anschlußteile (^₁- 4^) und Ankleben derselben

an den Träger (50) erfolgt.

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