DE3033443A1

DE3033443A1 - Verbindungsstueck fuer lichtleiter

Info

Publication number: DE3033443A1
Application number: DE19803033443
Authority: DE
Inventors: Jacques Fontenay-sous-Bois Cartier
Original assignee: Radiall SA
Current assignee: Radiall SA
Priority date: 1979-09-18
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1981-04-02
Also published as: GB2059104A; FR2466028B1; FR2466028A1; GB2059104B; US4429949A; DE3033443C2

Description

Bezeichnung: Verbindungsstück für Lichtleiter

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsstück für Lichtleiter mit nachgiebigem Mantel.

Bekanntlich liegt eines der am schwierigsten zu lösenden Probleee bei der praktischen Anwendung von Systemen mit optischen Lichtleitern im Bereich der Verbindungen der Endbereiche zweier Lichtleiter mittels eines Verbindungsstücks. In einem derartigen Verbindungsstück ist es insbesondere notwendig, eine ausgezeichnete Zentrierung der beiden optischen Lichtleiter zueinander zu erreichen, damit die Übertragungsverluste im Bereich der Kupplung eines Lichtleiters an den anderen möglichst gering gehalten werden.

Bei den Verbindungsstücken der eingangs genannten Art hat es sich in erster Linie als nachteilig gezeigt, daß ausgesprochen enge Herstellungstoleranzen eingehalten werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Verbindungsstücke zu vermeiden und ein Verbindungsstück für Lichtleiter zu schaffen, das eine gute gegenseitige Ausrichtung der Achsen der einzelnen Fasern ermöglicht, ohne daß zu enge Herstellungstoleranzen notwendigerweise eingehalten werden müssen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine formsteife Muffe und zwei Sätze im Inneren dieser Muffe angeordneter Kugeln, deren Kugelmittelpunkte für jeden einzelnen Satz im wesentlichen in derselben rechtwinklig zur Achse der Muffe befindlichen Ebene angeordnet sind, wobei die Ebenen der beiden Sätze sich in axialem Abstand voneinander befinden und jeder Satz Kugeln einen Zentralbereich umgibt und aufgrund dessen Abmessungen eine Zentrierung eines Endbereichs des Lichtleiters mittels eines radialen, auf den nachgiebigen Mantel ausgeübten Drucks ermöglicht.

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Aufgrund dieses Drucks auf den nachgiebigen Mantel ist es erfindungsgemäß möglich, nicht nur die Toleranzen des Verbindungsstücks selbst, also insbesondere hinsichtlich des Durchmessers der Muffe oder des Durchmessers der Kugeln, sondern auch die Herstellungstoleranzen im Bereich des Durchmessers des Lichtleiters oder des Durchmessers des nachgiebigen Mantels in vernünftigen Bereichen zu halten. Man kann also zu enge Herstellungstoleranzen auf diese Weise vermeiden.

Weiterhin sind die Herstellung und praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks insbesondere dadurch sehr einfach, daß bei dem Einführen eines faserförmigen Lichtleiters die Kugeln sich auseinander bewegen können, wobei sie einen größeren Durchmesser als die Muffe ihn hat freigeben und daß sich diese Kugeln drehen können.

Weiterhin kann die optische Fläche am Ende des Lichtleiters mit einer sehr großen Präzision im Verbindungsstück lokalisiert werden, weil sich während des Einführens des Lichtleiters die Kugeln nach außen bewegen lassen. Dadurch lassen sich nicht nur die Ubertragungsverluste im Bereich der Kupplung, die aufgrund einer Achsabweichung der zu verbindenden Lichtleiter auftreten, sondern auch Abweichungen zwischen den optischen Flächen an den Endbereichen der beiden, verbundenen Lichtleiter verringern.

Schließlich tritt beim Einsetzen der optischen Zwinge in die Muffe lediglich eine Reibung der Kugeln an dieser Muffe auf, wodurch nur eine geringe Abnutzung der Kugeln oder der Muffe hervorgerufen wird. Dadurch wird vermieden, daß metallische Teilchen die optischen Flächen der miteinander verbundenen Lichtleiter verschmutzen können. Das erfindungsgemäße Verbindungsstück ermöglicht demzufolge eine sehr große Anzahl von Kupplungs- und Trennvorgängen, die beim Kuppeln und Trennen nur sehr geringe Kraftäußerungen und Beanspruchungen benötigen.

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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der nachgiebige Mantel die optische Ummantelung des Lichtleiters.

Dies kann beispielsweise ein Lichtleiter bekannten Typs mit einer Seele aus Quarz oder Glas sein, die von einer optischen Ummantelung aus Silikon umgeben ist. In diesem Fall wird die Zentrierung durch lokales Zusammendrücken der optischen Ummantelung aus Silikon zwischen den Kugeln jedes der Sätze Kugeln erreicht.

In einer anderen Ausführung kann der Mantel ein Stülpmantel sein, der über den Lichtleiter gezogen ist. Diese Ausführung kommt in denjenigen Anwendungsfällen zum Tragen, bei denen der Lichtleiter keinen nachgiebigen optischen Mantel aufweist oder in Anwendungsfällen, bei denen die Seele des Lichtleiters frei ist, beispielsweise ein Mantel bereits entfernt wurde.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist jeder Satz Kugeln von einer einen Käfig bildenden optischen Zwinge gehalten. Diese kann in die Muffe hineingedrückt werden. Zur axialen Festlegung der optischen Zwinge bezüglich der Muffe sind Befestigungsmittel vorgesehen.

Um die Kugeln vor dem Einfügen der optischen Zwinge in die Muffe in dieser Muffe zu halten, kann ein ringartiger, randseitiger Kragen vorgesehen werden.

Dieser randseitige, dem Halt der Kugeln dienende, ringartige Kragen ist vorzugsweise an einem axial auf der Außenfläche der optischen Zwinge verschiebbaren Ring angeordnet, der aus seinem Eingriffsbereich an der optischen Zwinge, in der die Kugeln gehalten sind, entfernt werden kann und sich in dieser Eingriffsstellung, in der er die Kugeln festlegt, arretieren läßt.

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In einer anderen Ausführung ist der dem Halt der Kugeln dienende Kragen durch Einfassen eines der Endbereiche der optischen Zwinge gebildet.

Das erfindungsgemäße Verbindungsstück eignet sich auch zum Ankoppeln von Lichtleitern an einen Lichtemitter oder an einen Lichtempfänger; ggf. kann ein Satz Kugeln dabei entfallen.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks werden aus der nun folgenden Zeichnungsbeschreibung deutlich, in der mehrere Ausführungsbeispiele, die nicht einengend zu verstehen sind, erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks, die teilweise als Axialschnitt ausgeführt ist,

F"¹ g. 2 einen Teilausschnitt eines Schnittbildes nach der Schnittlinie II-II in Fig. 3 für ein anderes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Teil des in Fig. 2 gezeigten Schnittbildes bei vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 ein Axialschnittbild entsprechend Fig. 2 für ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 4, aus der die Einstellung des Freiraums zwischen den Kugeln ersichtlich ist und

Fig. 7 ein Teilausschnitt des in Fig. 5 gezeigten Schnittbildes bei vergrößertem Maßstab, aus dem ebenfalls die Einstellung der Kugeln ersichtlich ist.

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In Fig. 1 ist ein Verbindungsstück gezeigt, das eine erfindungsgemäße-" Kupplung zwischen den optischen Fasern zweier einzelner Lichtleiter 2 ermöglicht.

Jeder Lichtleiter 2 ist in bekannter Art aufgebaut aus einer äußeren Schutzhülle und einem in dieser Schutzhülle angeordneten Lichtleiter, der selbst wiederum sich zusammensetzt aus einer Seele 3, die beispielsweise aus Glas oder Quarz gefertigt ist und einem, diese Seele 3 umgebenden optischen Mantel 4, der beispielsweise aus Silikon hergestellt sein kann. Jeder einzelne Lichtleiter 2 ist in einem Gehäuse 5 des Verbindungsstücks 1 in einer an sich bekannten Weise festgelegt, beispielsweise durch Einspannen oder Festklemmen.

Das Verbindungsstück 1 hat als wesentlichen Bestandteil eine formsteife Muffe 6, in deren Innerem zwei Sätze von Kugeln 7 angeordnet sind. Jeder dieser Sätze Kugeln 7 wird von einer Zwinge 8 gehalten, die in das Innere der Muffe 6 eingreift. Die Zwingen 8 werden ihrerseits in axialer Richtung in der Muffe 6 mittels Muttern 9 festgelegt. Diese Muttern 9 haben ein Innengewinde und lassen sich auf ein an der Außenseite der Muffe 6 vorgesehenes Außengewinde aufschrauben. Dabei wird eine Schulter Io der Zwinge 8 gegen einen entsprechenden, schulterähnlichen Vorsprung an der Muffe 6 gedruckt, wodurch die axiale Position des Endbereichs des Lichtleiters mit großer Genauigkeit festgelegt wird. Daraus folgt, daß der Axialabstand zwischen den Endbereichen der beiden optischen Lichtleiter 2 ebenfalls mit großer Präzision eingestellt und bestimmt werden kann.

In anderen Ausführungsformen können die optischen Zwingen gegeneinander in Anschlag gebracht werden.

Wie deutlicher aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, die ein gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel leicht abgewandeltes Ausführungsbeispiel zeigen, umgibt jeder Satz

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Kugeln einen Zentralbereich 11, und zwar dergestalt, daß dann, wenn die Kugeln an der inneren Oberfläche der Muffe 6 anliegen, der Endbereich des Lichtleiters in dem freien Raum zwischen den Kugeln 7 festliegt. Diese üben einen Druck auf den optischen, nachgiebigen Mantel 4 des Lichtleiters 2 aus.

Die Zwinge 8 hat im wesentlichen Zylinderform. Ein Endbereich der Zwinge 8 ist von Löchern 15 durchsetzt, die einen etwas größeren Durchmesser als die Kugeln 7 aufweisen. Dadurch wird ein Käfig 16 gebildet, der eine radiale Verschiebung der Kugeln 7 zuläßt.

Weiterhin ist ein Ring 17 vorgesehen, der über die Zwinge 8 verschoben werden kann. In der in Fig. 2 dargestellten Position läßt sich feststellen, daß dieser Ring 17 einen ringförmigen Kragen 18 bildet, der teilweise die Löcher 15 übergreift und der demzufolge verhindert, daß die Kugeln 7 aus dem Käfig 16 herausfallen.

Wird jedoch der Ring 17 im Gegensatz zur gezeigten Darstellung in Fig. 2 nach links verschoben, so sind die Löcher 15 nach oben frei, so daß die Kugeln 7 in ihren Käfig 16 eingesetzt werden können.

Um zu verhindern, daß die Kugeln 7 bei der Montage des Lichtleiters 2 im Verbindungsstück 1 herausfallen oder verloren gehen, ist der Ring 17 während der Herstellung des Verbindungsstücks 1 mittels beispielsweise eines Klebstoffs oder eines Harzes an der Zwinge 8 festgelegt. Dieser Arbeitsvorgang, der in Fig. 6 dargestellt ist, wird mittels einer zylindrischen Leere 19 durchgeführt. Ihr Durchmesser ist so gewählt, daß sie in der in Fig. 6 gezeigten Stellung die Kugeln 7 so weit nach außen drückt, daß der Zentralbereich etwas größer ist als der für den optischen Lichtleiter 2 benötigte Zentralbereich 11. Wenn die Kugeln 7 in den entsprechenden Löchern 15 angeordnet sind, wird die Leere 19 zwischen die Kugeln 7 eingeführt und der Ring 17 soweit ver-

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schoben, daß er in Anlage an die Kugeln 7 kommt. Daraufhin wird der Ring 17 an die Zwinge 8 in einem Bereich 2o festgeklebt. Der Kragen 18 verhindert es dadurch, daß die Kugeln 7 aus ihrem Käfig 16 nach außen herausfallen. Während die Zwinge 8 in die Muffe 6 eingesetzt wird, bleiben die Kugeln in Anlage an der inneren Oberfläche dieser Muffe 6 und nicht mehr am Kragen 18, wodurch eine Zentrierung des Lichtleiters 2 ermöglicht wird.

Bei diesem Einsetzen verschieben sich die Kugeln 7 radial nach innen hin und sichern ein automatisches Zentrieren des Lichtleiters 2 im Zentralbereich 11.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks 1 gezeigt, daß für einen Lichtleiter 21 verwendet werden kann, der keinen optischen, nachgiebigen Mantel 4 aufweist.

In diesem Fall wird ein interner, elastischer Stülpmantel 22 vorgesehen, der den nachgiebigen Mantel 4 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ersetzt. Der Stülpmantel 22 hat eine Schulter 23, die ein Positionieren in Axialrichtung bezüglich der Zwinge 8 zuläßt.

In Fig. 5 ist weiterhin eine unterschiedliche Ausführung des radialen Halts der Kugeln 7 gezeigt. Dabei können die Kugeln den Käfig 16 deshalb nicht verlassen, weil im randseitigen Außenbereich ein Kragen 25 in einem geschlossenen Ringrand am Endbereich der Zwinge 8 gebildet ist.

In Fig. 7 ist die Einstellung des in Fig. 5 gezeigten Verbindungsstücks 1 widergegeben. Wie zuvor wird eine Leere 19 in Form einer zylindrischen Stange benutzt. Die Kugeln 7 sind in die Löcher 15 eingesetzt, die Leere 19 befindet sich an ihrem Platz zwischen den Kugeln 7. Die Kugeln 7 werden daraufhin eingefaßt, indem der Kragen 25 im Außenbereich des Randes ausgebildet wird. Anschließend kann die Leere 19 wieder entfernt werden.

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Wohlverstanden kann dieses Einfassen der Kugeln 7 auch bei einem Verbindungsstück 1 Verwendung finden, das für Lichtleiter 2 mit nachgiebigem, optischen Mantel 4 vorgesehen ist. Ebenso kann ein Ring 17 in einem Verbindungsstück 1 verwendet werden,das für Lichtleiter 21 mit starrem optischen Mantel ausgelegt ist.

In Fig. 3 ist ein Satz Kugeln 7 dargestellt, der sich aus 3 Kugeln 7 zusammensetzt. Dies stellt die geringste Anzahl von Kugeln 7 dar, die in einem Satz enthalten sein müssen. Dies schließt jedoch nicht aus, daß auch eine größere Anzahl von Kugeln Verwendung finden kann. Insbesondere sind gute Resultate erzielt worden mit Sätzen, die 4 Kugeln 7 enthalten.

Bei höherer Kugelzahl pro Satz ist nachteilig, daß die Kugeln nach innen herausfallen können. Vorzugsweise sind die Kugeln nur etwas kleiner als der Zentralbereich 11, so daß sie nicht vo" 3elbst nach innen herausfallen können.

Die Versuche mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsstück 1 wurden durchgeführt mit einem Lichtleiter 2, 21, dessen Seelendurchmesser bei 4oo + 32 Mikrometer lag. Der Außendurchmesser des nachgiebigen, optischen Mantels 4 lag bei 55o + 44 Mikrometer.

Mit einem Innendurchmesser der Muffe 6 von 3,64 mm + 4o Mikrometer und einem Durchmesser jeder Kugel 7 von 1 mm + 4 mm wurde ein Ausrichtungsfehler der Achsen der Lichtleiter 2, 21 erreicht, der niemals größer als 15 Mikrometer war. Diese Abweichung bewirkt einen Verlust von ο,45 db.

Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß das erfindungsgemäße Verbindungsstück 1 eine ausgezeichnete Ausrichtung der beiden optischen Lichtleiter 2, 21 ermöglicht. Dadurch fallen nur geringe Übertragungsverlaste an, ohne daß sehr enge Herstellungstoleranzen beachtet werden müssen.

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Claims

Radiall, 101, rue Philibert-Hoffmann - Z.I. Quest, 93116 Rosny-sous-Bois, Frankreich Anmelder: Radiall Bezeichnung: Verbindungsstück für Lichtleiter Ansprüche

1. Verbindungsstück für Lichtleiter mit vorzugsweise nachgiebigem Mantel, gekennzeichnet durch eine formsteife Muffe (6) und zwei Sätze im Inneren dieser Muffe (6) angeordneter Kugeln (7), deren Kugelmittelpunkte für jeden einzelnen Satz im wesentlichen in derselben rechtwinklig zur Achse der Muffe (6) befindlichen Ebene angeordnet sind, wobei die Ebenen der beiden Sätze sich in axialem Abstand voneinander befinden und jeder Satz Kugeln (7) einen Zentralbereich (11) umgibt und aufgrund dessen Abmessungen eine Zentrierung eines Endbereichs des Lichtleiters (2, 21) mittels eines radialen, auf den nachgiebigen Mantel (4 bzw. 22) ausgeübten Druck ermöglicht.

2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgiebige Mantel (4) die optische Ummantelung des Lichtleiters (2) ist.

3. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgiebige Mantel den Lichtleiter (2, 21) als Stülpmantel (22) umgreift.

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4. Verbindungsstück nach eiiem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz Kugeln (7) von einer einen Käfig (16) bildenden optischen Zwinge (8) gehalten ist, die in die Muffe (6) einsetzbar ist und daß Befestigungsmittel (Mutter 9) zur axialen Festlegung der Zwinge (8) bezüge lieh der Muffe (6) vorgesehen sind.

5. Verbindungsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwinge (8) einen randseitigen, dem Halt der Kugeln (7) dienenden, ringartigen Kragen (18, 25) aufweist.

6. Verbindungsstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß der Kragen (18) an einem axial auf der Außenfläche der Zwinge (8) verschiebbaren Ring (17) angeordnet ist, der aus seinem Eingriffsbereich an der Zwinge (8), in der die Kugeln (7) gehalten sind, entfernbar ist und sich in dieser Eingriffstellung, in der er die Kugeln (7) festlegt, arretieren läßt.

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