DE3012118A1

DE3012118A1 - Vorrichtung zum optischen verbinden von lichtleichtern

Info

Publication number: DE3012118A1
Application number: DE19803012118
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Dr. 8000 München Haltenorth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1981-10-08

Description

Vorrichtung zum optischen Verbinden von Lichtleitern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer optischen Verbindung zwischen zwei annähernd fluchtend angeordneten Li chtleiterenden mißeinander zugewandten Endflächen.
Es ist bekannt, eine derartige Vorrichtung als Kupplungsstecker auszubilden. Die beiden Steckerteile sind mit Je einer Sammellinse versehen, die auf das freie Ende des zugehörigen Lichtleiters fokussiert ist. Dadurch wird das aus dem Lichtleiterende kegelförmig austretende Licht in der ersten Sammellinse parallel gerichtet. Der Durchmesser dieses Strahlenbündels ist erheblich größer als der Kerndurchmesser des Lichtleiters.
Durch die zweite Sammellinse wird dieses parallele Licht wieder gebündelt und auf das Ende des anderen Lichtleiters gerichtet. Da der Strahlungsdurchmesser zwischen den beiden Kupplungsteilen erheblich größer ist als der Durchmesser der beiden Lichtleiter können größere Lage- und Winkelabweichungen zwischen den beiden Steckerteilen gegenüber einem Stecker zugelassen werden, bei dem die beiden Lichtleiterenden direkt zusammenstoßen. Aber auch bei einem Stecker mit Sammellinsen ist es mit erheblichem Aufwand verbunden, die Linse genau auf das Ende des sehr dünnen Lichtleiters zu fokussieren. Dabei muß ein genauer Abstand zwischen der Endfläche des Lichtleiters und der Linse eingehalten werden. Außerdem muß die axiale Fluchtung und die genaue Winkellage der Linse zum Lichtleiter gewährleistet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der Vorrichtung zu vereinfachen und ihre Herstellung zu erleichtern.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Es versteht sich, daß eine kugelförmige Linse erheblich kostengünstiger hergestellt werden kann als eine Linse mit von der Kugelform abweichender Geometrie.
Beim Einbau der Linse in die Vorrichtung braucht auf eine Winkellage nicht geachtet zu werden. Durch das Zusammenstoßen der Kugellinse und des Lichtleiterendes brauchtauch auf den gegenseitigen Abstand nicht näher geachtet zu werden.Das parallele Ausrichten der Lichtstrahlen beim Austritt aus der Kugellinse wird dadurch erreicht, daß der Brechungsindex der Kugellinse auf die numerische Apertur des Lichtleiters abgestimmt ist. Die numerische Apertur entspricht dem Winkel, bei dem der Lichtleiter einfallendes Licht noch aufnehmen kann. Der Durchmesser der Kugellinse spielt dabei eine untergeordnete Rolle.
Durch Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 bis 7 können weitere Vorteile erzielt werden: Die Weiterbildung nach Anspruch 2 erleichtert die Montage der Vorrichtung, da sich die Kugellinse selbsttätig in dem Innenkonus der Aufnahme gegenüber dem Lichtleiterende zentriert. Durch das z.B. eingeklebte Haltestück kann das Licht ungehindert durchtreten.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht eine volle Zentrierung der Kugellinse im Innenkonus, ohne daß diese durch das Haltestück beeinträchtigt wird.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 kann bei der Montage der Vorrichtung das Lichtleiterende zunächst bis an die Kugellinse eingeschoben und dann in einfa- cher Weise fixiert werden, so daß eine genaue Zuordnung von Kugellinse und Lichtleiterende gewährleistet ist.
Bei der Aufnahme nach Anspruch 5 wird auch die Kugellinse von den Klemmstücken zentriert, so daß der Innenkegel und das Haltestück entfallen können. Dadurch wird die Montage der Vorrichtung noch mehr vereinfacht.
Die KlemmstUcke nach Anspruch 6 können besonders kostengünstig formgleich hergestellt werden was die genaue Zentrierung von Lichtleiterende und Kugellinse erleichtert.
Durch die Veiterbildung nach Anspruch 7 läßt sich die Vorrichtung noch kostengünstiger herstellen. Das Gießverfahren wird dadurch ermöglicht, daß auf eine genaue Winkellage der Kugellinse und auf einen bestimmten Abstand zum Lichtleiterende nicht geachtet zu werden braucht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispi eles näher erläutert.
Die dargestellten Figuren 1 und 2 zeigen im Längsschnitt und in einer axialen Draufsicht eine als Stekkerkupplung ausgebildete Vorrichtung 1 zum Herstellen einer optischen Verbindung zwischen zwei annähernd fluchtend angeordneten Lichtleiterenden 2, deren Endflächen einander zugewandt sind. Die Vorrichtung 1 besteht für Jedes Lichtleiterende 2 aus einer Aufnahme 3 für den Lichtleiter 2 und eine Kugellinse 4, die in einem Innenkonus der Aufnahme 3 zentriert und durch ein durchsichtiges Haltestück 5 gehalten ist, das die Öffnung der Aufnahme 3 verschließt. Das Ende des Lichtleiters 2 ist in eine zentrale Bohrung 6 der Aufnahme 3 so eingeschoben, daß es gegen die Kugellinse 4 stößt.
Der Strahlengang des zwischen den beiden Lichtleiterenden 2 zu übertragenden Lichtes ist durch die strichpunktierten Linien dargestellt. Das aus einem der Lichtleiterenden 2 entsprechend der numerischen Apertur des Lichtleiters innerhalb eines Strahlungskegels austretende Licht wird durch die Kugellinse 4 parallel gerichtet. Der Strahlungsdurchmesser zwischen den beiden Kugellinsen 4 ist gegenüber dem Lichtleiterdurchmesser erheblich vergrößert. Dadurch werden die Kopplungsverluste bei Lageabweichungen zwischen den beiden Aufnahmen 3 erheblich verringert. Das auf die zweite Kugellinse 4 auftreffende Licht wird durch diese wieder auf den Durchmesser des zweiten Lichtleiterendes 2 zusammengefaßt.
Die Aufnahme 3 ist über die Länge der Bohrung 6 längs geschlitzt, so daß federnde Schenkel 7 entstehen, von denen das Lichtleiterende 2 eingeklemmt ist. In diesem Bereich ist die Aufnahme 3 außen konisch ausgebildet.
Ein axial aufgeschobener Spannkonus 8 bewirkt das Zusammendrücken der federnden Schenkel 7. Die beiden Aufnahmen 3 mit den Spannkonen 8 können z.B. durch eine gestrichelt angedeutete übergeschobene gemeinsame Hülse 9 gegeneinander ausgerichtet werden.
7 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Herstellen einer optischen Verbindung zwischen zwei annähernd fluchtend angeordneten Lichtleiterenden mit einander zugewandten Endflächen, zwischen den zwei Sammellinsen so angeordnet sind, daß zwischen diesen die Lichtstrahlen annähernd parallel verlaufen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Sammellinsen als Kugellinsen (4) ausgebildet sind, an die das jeweils benachbarte Lichtleiterende (2) anstößt, und daß der Brechungsindex der Kugellinse (4) der numerischen Apertur des Lichtleiters angepaßt ist.
2. Vorrichtung 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 bei einer als Kupplungsstecker ausgebildeten Vorrichtung (1) die Kugellinse (4) an einem Innenkonus einer Aufnahme (3) für das Lichtleiterende (2) und die Kugellinse (4) anliegt und in dieser Lage durch ein durchsichtiges Haltestück (5) fixiert ist, das die Öffnung der Aufnahme (3) verschließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Haltestück (5) eine plane, zur Konusachse senkrechte Anlagefläche für die Kugellinse (4) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aufnahme (3) spannzangenartig ausgebildet ist und mit federnden, durch einen Spannkonus (8) zusammengedrückten Schenkeln (7) das Lichtleiterende (2) umgreift.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kugellinse und das Lichtleiterende von längs geteilten einzelnen Kleinin- stücken gehalten sind, die durch den Spannkonus zusammengedrückt sind.
6. Vorrichtung 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 Klemmstücke als Spritz- oder Druckgußteile ausgebildet sind.
7. Vorrichtung 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 das Lichtleiterende und die Kugellinse miteinander durch Kunststoff vergossen sind.