DE3121135C2

DE3121135C2 -

Info

Publication number: DE3121135C2
Application number: DE19813121135
Authority: DE
Inventors: Lutz Ing.(Grad.) 1000 Berlin De Giehmann
Original assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1981-05-27
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1989-03-09
Also published as: DE3121135A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glasfaser-Modenmischer der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Art. Diese werden eingesetzt, um unabhängig von den Einstrahlungs bedingungen (numerische Apertur, Fleckgröße, Einstrah lungsort, Einstrahlungswinkel) eine definierte, konstante Abstrahlungscharakteristik der Glasfaser für Mehrzwecke zu realisieren. Ein Prinzip derartiger Modenmischer ist z. B. der Einleitung der DE-A 24 18 534 zu entnehmen.

Es ist auch bereits bekannt, dieses bekannte Prinzip der Führung der Glasfaser durch einen Krümmungsabschnitt mehr fach hintereinander durchzuführen. Man gelangt dann zu einer Anordnung, bei welcher die ggf. vom Schutzmantel befreite Glasfaser um mehrere senkrecht auf einer Träger platte befestigte zylindrische Umlenkscheiben herumgeführt ist und deshalb mit vorbestimmten Krümmungsradius verläuft (NTG-Fachberichte Bd. 75, S. 68, Fig. 2a).

Es ist unabhängig von der Aufgabe der Modenmischung bereits bekannt, zwei Glasfaserenden durch einen Wärme schrumpfschlauch unter Zuhilfenahme einer zwischen Glas faser und Wärmeschrumpfschlauch angeordneten thermo plastischen Hülse zu verbinden (DAS 25 34 756).

Endlich ist es bekannt, eine derartige durch einen Wärme schrumpfschlauch zwischen zwei Glasfaserenden gebildete Hülse mit einer Immersionsflüssigkeit zu füllen, um durch die Viskosität der Immersionsflüssigkeit die beiden zu verbindenden Glasfaserenden zu zentrieren (DE-OS 23 63 985).

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Moden mischer der eingangs beschriebenen Bauart zum Teil unter Verwendung der aus der Verbindung von Lichtleitern bekannten Schrumpfschlauchtechnik aufzubauen. Ein solcher Modenmischer soll einmal die Forderungen nach Temperatur-Konstanz, Vibrations-Festigkeit und geringer Baugröße bei reproduzierbaren Werten und preiswerter Massenfertigung erfüllen und zusätzlich die Funktion eines nachgeschalteten Modenabstreifers wahrnehmen.

Diese Aufgabe wird bei einem Modenmischer nach dem Gattungsbegriff durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Ausbildung der Trägerplatte und der Umlenk scheiben des Modenmischers aus vorzugsweise Al₂O₃, wird ein reproduzierbarer temperaturstabiler Aufbau er zielt. Die Ausbildung des ausgangsseitigen Mantelendes zum Modenabstreifer ermöglicht dessen Integration in den Modenmischer, wobei dieser durch seine spezielle Anord nung für eine fein justierbare Zugspannung der um die Umlenkscheiben gelegten Glasfaser sorgt.

Im folgenden wird der Modenmischer nach der Erfindung anhand von 5 Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau des Modenmischers in zwei Ansichten,

Fig. 2 die Verfahrensschritte zur Vorbereitung des ausgangsseitigen Mantelendes der Glasfaser zur Aufnahme des Modenabstreifers,

Fig. 3 die beiden Schrumpfprozesse zur Schaffung eines Hohlraums für die Aufnahme der Absorptionsflüssig keit,

Fig. 4 eine erweiterte Ausführungsform des Modenmischers mit mehrfacher Umschlingung der Umlenkscheiben und verlängertem Modenabstreifer,

Fig. 5 weitere Ausführungsformen mit im Querschnitt elliptischen Umlenkscheiben in jeweils ver schiedener Anordnung der großen Halbachsen des Ellipsenquerschnitts.

Nach Fig. 1 werden auf einer Grundplatte 1 aus Al₂O₃ mit den typischen Abmessungen von 50 × 50 × 1 mm fünf Umlenkscheiben aus Al₂O₃ mit den typischen Ab messungen von 10 × 3 mm in der aus Fig. 1 ersichtlichen Konfiguration, also die Umlenkscheiben 2, 4 und 6 in einer Reihe, die Umlenkscheiben 3 und 5 in einer darunter liegenden zweiten Reihe, aufgeklebt.

Damit steht ein Träger mit extrem geringem und der Glas faser ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten von 5 × 10^-6/°C zur Verfügung. Nach dem Kleben werden die Grundplatte 1 und die Umlenkscheiben 2-6 in niedrigviskoses Epoxyd-Harz ge taucht, um eine glatte Oberfläche zu erzielen.

Zur Aufnahme der Glasfaser in die Grundplatte 1 muß die Glasfaser vorbereitet und mit dem Mantelmodenabstreifer versehen werden, damit dieser in den Modenmischer inte griert wird. Ein Modenabstreifer hat die Aufgabe, die durch den Modenmischervorgang entstehenden Mantelwellen heraus zubeugen und zu absorbieren. Erwähnt sei, daß mit einer Absorptionsflüssigkeit arbeitende Modenabstreifer an sich bekannt sind.

Nach Fig. 2a wird die Glasfaser 8 auf einer für den Moden mischer und Mantelmodenabstreifer benötigten Länge vom Mantel befreit. Auf einer kürzeren Länge L wird auch die Primär-Umhüllung (Primär-Coating) 9 von der Faser 8 abge löst. Über die Länge L soll der Modenabstreifeffekt ein treten.

Nach Fig. 2b wird zunächst ein aufgeschlitztes Klebe schlauchstück 10 aus einem thermoplastischen Material auf die Primär-Umhüllung (Primär-Coating) 9 der Glasfaser 8 geschoben. Danach wird ein Schrumpfschlauch 11 so über das Mantelende 17 geschoben, daß er über ein kurzes Stück den Mantel konzentrisch umgibt. Die Gesamt länge des Schrumpfschlauchs 11 ist dabei so groß bemessen, daß er über eine für die Modenabstreifung ausreichenden Länge über das Mantelende 17 hinausragt. Danach wird nach Fig. 3a der Schrumpfschlauch 11 über den Klebeschlauch 10 und die Primär-Umhüllung (Primär-Coating) 9 an der Stelle 12 bei 134°C geschrumpft. Damit ist das ausgangsseitige Mantel ende 17 zunächst in bezug auf die in ihm geführte Faser fixiert und abgedichtet.

Mit einer Injektionsspritze wird nun der schwarze PE-Schrumpfschlauch 11 mit Glyzerin 15 gefüllt. In das offene Ende wird auch hier wieder ein geschlitzter Klebe schlauch 10 geschoben und der Schrumpfschlauch 11 über dem Klebeschlauch 10 an der Stelle 13 nach Fig. 3b geschrumpft. Damit erfolgt die Abdichtung des Modenabstreifers und das Herausdrücken des überschüssigen Glyzerins bevor der Klebe schlauch 10 vollkommen dichtet. Die aus zeichnerischen Gründen auch in den Fig. 2a, b und 3a verkürzt dargestellte Außenansicht des Modenabstreifers zeigt die Fig. 3b.

Die nicht in einer besonderen Figur gezeichnete Fixierung und Abdichtung des eingangsseitigen Mantelendes 16 in Fig. 1 erfolgt ebenfalls durch ein kurzes Stück Schrumpf schlauch unter Einfügung eines entsprechend kurzen Stückes aufgeschlitzten Klebeschlauchs aus thermoplastischem Werk stoff und anschließender Erwärmung auf 134°C.

Die so vorbereitete Faser kann nun in die Grundplatte 1 der Fig. 1 eingelegt werden. Dazu wird die Glasfaser mit dem eingangsseitigen Mantelende 16 auf der Grundplatte 1 mit einem Schnellkleber festgelegt. Die Faser 8 mit der Primär-Umhüllung (Primär-Coating) 9 wird dann an der Umlenkscheibe 5 vorbei um die Umlenkscheiben 6, 5, 4, 3 und 2 in der angeführten Reihenfolge herumgeführt. Der Modenabstreifer beginnt demzufolge kurz hinter Umlenk scheibe 2 und erstreckt sich bis zum ausgangsseitigen Mantelende 17. Er stützt sich dabei auf die Umlenk scheibe 3 ab und weist einen Teil (19) des vom Schrumpfschlauch umgebenen Bereichs auf, der elastisch gekrümmt ist.

Vom Modenabstreifer ist in Fig. 1 entsprechend seinem äußeren Erscheinungsbild lediglich der Schrumpfschlauch 11 mit der Schrumpfstelle 13 gezeichnet. Der Schrumpfschlauch 11 hat das Bestreben, aus seinem wie oben dargestellt gebogenen Zustand wieder in die gerade Lage zurückzukehren, dabei übt er eine Zugspannung auf die in ihm verlaufende Glasfaser aus. Durch die Auswahl der Elastizität des Schrumpfschlauches stellt dieser das federnde Element bereit, das eine definierte Faserspannung um die Umlenk scheiben erzielt.

Durch geringfügiges Verschieben des Befestigungspunktes am ausgangsseitigen Mantelende 17 kann ein ausreichender Zugspannungsbereich für die Glasfaser durchfahren werden. Die Einstellung des optimalen Faserzuges erfolgt unter Messung der Abstrahlungsbedingungen im Fernfeld mit einem Fernfeld-Meßplatz, bzw. unter Messung des Nahfeldes mit einem Nahfeld-Meßplatz.

Nach dem Fixieren des ausgangsseitigen Mantelendes 17 mit einem Schnellkleber wird auf die Grundplatte 1 mit den Umlenkscheiben 2-6 eine Deckplatte 18 aus Al₂O₃ aufge klebt und die ganze Einheit zwischen der Grundplatte 1 und der Deckplatte 18 mit Epoxyd-Harz vergossen. Das Epoxyd-Harz soll einen hohen Füllungsgrad von Al₂O₃-Pulver feinster Körnung aufweisen, damit die temperaturbedingten Spannungen durch den Ausdehnungs koeffizienten des Epoxyd-Harzes möglichst klein bleiben und der Polymeriationsschwund minimal bleibt.

Wenn der Modenmischer mit dem integrierten Modenab streifer eine extreme Nebenlichtunempfindlichkeit auf weisen soll, ist die ganze Einheit abschließend in ein optisch dichtes Gießharz zu tauchen.

Die Fig. 4 zeigt eine erweiterte Ausführungsform des Modenmischers. Die Faserführung um die Scheiben 2, 3, 4, 5 und 6 in Abb. 4 kann bei Fasern mit geringem Moden mischungsverhalten mehrfach um die einzelnen Scheiben geführt und der Modenabstreifer verlängert werden. Dabei wirkt der Teil 19 des vom Schrumpfschlauch umgebenen Bereichs wie eine Art Rückholfeder.

Für eine Massenfertigung wird die Grundplatte 1 mit den Umlenkscheiben 2, 3, 4, 5 und 6 in Gießtechnik aus Al₂O₃ gefülltem Epoxyd in einem Stück hergestellt und das fertig bestückte Teil nach Einlegen der Faser in den Modenabstreifer in einer Form mit dem gleichen gefüllten Epoxyd vergossen.

Wird zusätzlich der gesamte Wickelraum der mittleren oberen Scheibe 4, Fig. 1 ausgenutzt (3,0 mm Höhe), d. h. diese mit mehreren Windungen der Glasfaser versehen und als Vorlauf und Nachlauf je ein Modenabstreifer an gesetzt, so können nach diesem Herstellungsverfahren an stelle eines Modenmischers stabile reziproke optische Glasfaserdämpfungsglieder mit definierter Abstrahlungs charakteristik realisiert werden.

Dabei können die Umlenkscheiben sowohl untereinander verschiedenen Durchmesser aufweisen als auch im Quer schnitt von der Kreisform abweichen und damit unter schiedliche Krümmungsradien im Verhältnis bis zu 1 : 1,43 ermöglichen.

Soll mit ein und der gleichen mechanischen Konfiguration, d. h. gleichen Umlenkscheibenabmessungen und Umlenkscheiben abständen ein Modenmischer für alle vorkommenden Faser typen realisiert werden, so können die Umlenkscheiben elliptische Form aufweisen. Durch die Orientierung der großen Ellipsenachsen auf der Grundplatte kann damit für jeden Fasertyp ein optimaler Modenmischerwirkungsgrad eingestellt werden.

Die Fig. 5a und b zeigen diese Ausführungsformen. Wie man im Vergleich der beiden Figuren erkennt, unterscheiden sie sich durch die Lage der großen Halbachsen der elliptischen Umlenkscheiben 20.

Die übrige Anordnung entspricht der der Fig. 1. Je nach dem vorliegenden Fasertyp kann Fig. 5a oder Fig. 5b vorteilhafter für die Modenmischung sein.

Claims

1. Glasfaser-Modenmischer für Hohladerfasern bei dem die vom Schutzmantel befreite Glasfaser um mehrere Umlenkscheiben herumgeführt und die beiden Mantelenden mit Hilfe eines wärmevernetzbaren Schrumpfschlauches abgeschlossen sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Grundplatte (1) und an ihr befestigte Umlenkscheiben (2-6) bestehen aus einem Werkstoff mit geringem, dem der Glasfaser angenäherten Ausdehnungskoeffizienten (Fig. 1),
b) ein Schrumpfschlauch (11) ist mit einem Ende (12) am ausgangsseitigen Mantelende (17) auf die Glasfaser (8) geschrumpft, übergreift mit radialem Abstand einen von der Primär-Umhüllung (9) befreiten Längenbereich L der Glasfaser (8), ist mit dem anderen Ende (13) jenseits des Längenbereichs L wiederum auf die Primär-Umhüllung (9) der Glasfaser (8) durch Wärmeeinwirkung geschrumpft und mit einer vor dem Schrumpfvorgang des anderen Endes (13) des Schrumpfschlauchs eingefüllten Absorberflüssigkeit (15) zum Zwecke der Modenabstreifung gefüllt (Fig. 2, Fig. 3),
c) mindestens ein Teil (19) des vom Schrumpfschlauch umgebenen Bereichs der Glasfaser (8) ist durch eine von der um mindestens eine der Umlenkscheiben geführten Glasfaser (8) einwirkenden Längskraft elastisch nach Art einer Rückholfeder gekrümmt,
d) die eingangs- und ausgangsseitigen Mantelenden (16, 17) sind mit Schrumpfschläuchen umhüllt und auf der Grundplatte (1) derart fixiert, daß zwischen den Fixierstellen eine gewünschte Längszugkraft in der Glasfaser (8) entsteht,
e) die Grundplatte (1) ist durch eine Abdeckung (18) abgedeckt und der Raum zwischen beiden, welcher die Umlenkscheiben (2 bis 6), die Fixierstellen und die eingelegte Glasfaser (8) mit dem vom Schrumpfschlauch (11) umgebenen Bereich einschließt, ist mit Epoxyd-Harz vergossen, welches mit hohem Füllungsgrad mit pulverisierten Anteilen des Werkstoffes der Grundplatte gefüllt ist.

2. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Glasfasern mit geringem Modenmischungsverhalten diese mehrfach um die Umlenkscheiben geführt sind und der Modenabstreifer verlängert ausgeführt ist (Fig. 4).

3. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Umlenkscheiben (2-6) und die sie aufnehmende Grundplatte (1) aus Al₂O₃ bestehen und mit einem glättenden Oberflächenbelag aus Epoxydharz versehen werden.

4. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umlenkscheiben (2-6) auf die sie aufnehmende Grundplatte (1) aufgeklebt werden.

5. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umlenkscheiben (2-6) und die sie aufnehmende Grundplatte (1) in Gießtechnik aus Epoxyd-Harzen mit Al₂O₃-Pulver-Füllung in einem Stück hergestellt werden.

6. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergießen das gleiche mit Al₂O₃-Pulver ge mischte Epoxyd-Harz verwendet ist.

7. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Absorberflüssigkeit für den Modenabstreifer aus Glyzerin besteht.

8. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaser zusätzlich unter Ausnutzung des gesamten Wickelraums in mehreren Windungen um die mittlere Umlenk scheibe (4) gelegt ist.

9. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das eingangsseitige Mantelende (16) wie das ausgangs seitige Mantelende (17) mit einem Modenabstreifer ver sehen ist.

10. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkscheiben untereinander unterschied liche Durchmesser aufweisen.

11. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Umlenkscheiben von der Kreisform abweicht und damit unterschiedliche Krümmungsradien am Umfang ermöglicht, wobei das Verhältnis von minimalem zu maximalem Krümmungsradius 1 : 1,43 beträgt.

12. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkscheiben (20) elliptische Form auf weisen und durch die jeweilige Orientierung der großen Ellipsenachse auf der Grundplatte die jeweils optimale Modenmischerwirkung für unterschiedliche Fasern erzielbar ist (Fig. 5).

13. Glasfaser-Modenmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der jeweiligen Mantelenden (16, 17) jeweils zwischen der Primär-Umhüllung (9) und dem übergeschobenen Schrumpfschlauch (11) ein geschlitztes Stück Klebeschlauch (10) aus thermo plastischem Werkstoff eingefügt ist (Fig. 2b).