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Spleißvorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spleißvorrichtung für optische
Fasern, die auf einer Grundplatte Halteteile für die stumpf aneinander stoßenden
Enden- der Fasern und an einem Mikroskophalter ein in zwei Richtungen bewegbares
Mikroskop aufweist Eine derartige Spleißvorrichtung ist aus Electronics Letters,
01.06.1972, Vol. 8, No. 11, Seite 290 bis 292 bekannt.Die Hitze für den Schweißvorgang
wird dabei von einem um die Spleißteile gelegten Draht, der elektrisch aufyeheizt
wird, erzeugt.
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Neben dieser Erhitzungsmethode wird noch das Schweißen mit einem elektrischen
Lichtbogen oder mit einer Flamme angewendet. Das Schweißen mit einem Lichtbogen
erfordert schwere und kostspielige Vorrichtungen, die eine elektrische Spannungsquelle
benötigen und kann wegen der verwendenten Hochspannung gefährlich sein. Die erhaltenen
Verbindungsstellen weisen geringe Verluste auf und können schnell und automatisch
hergestellt werden.
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Das Schweißen mit einer Flamme ist nicht sehr verbreitet, da der Druck
des verbrennenden Gases die optischen Fasern verbiegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spleißvorrichtung anzugeben,
die das Schweißen von Faserenden mit einer Flamme verwendet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Weiterbildungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
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Die erhaltenen Spleiße weisen Verluste in der Größe derjenigen auf,
die durch Lichtbogenschweißen erhalten werden. Dies kommt daher, weil die Oberflächenspannung
des erweichten Glases der Faserenden bestrebt ist, die zylindrische Form der Fasern
zu behalten. Die Spleißvorrichtung ist sehr leicht und für einen Einsatz im Feld
geeignet. Sie kann auch in einem Koffer transportiert werden und sie benötigt keine
elektrische Energie. Die Bedienung der Spleißvorrichtung ist einfach und ihre Herstellung
billig.
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Die Erfindung wird nur anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Spleißvorrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Haltern für die optischen Fasern; Fig. 3
eine Seitenansicht eines Brennerkopfes in der Arbeitsstellung;
Fig.
4 eine Einzeldarstellung eines Anschlages und Fig. 5 eine Seitenansicht eines Halters
und mit einer ihn andrückenden Feder.
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Die Spleißvorrichtung besteht aus folgenden Elementen: A - einem Mikroskop,
B - einem Mikroskophalter, C - einer Einrichtung zum Bewegen und Ausrichten, D -
einem Brennerkopf mit einer elektrischen Zündelektrode und einem Spiegel, E - eine
obere Plattform für die vorgenannten Elemente, F - eine Grundplatte, die die obere
Plattform trägt, G - einem Diamanthalter zum Brechen der optischen Fasern, H - einem
piezodelektrischen Zünder und I - einem Miniaturschweißbrenner mit Gasflaschen und
entsprechenden Steuerventilen.
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Die Bedingungen für eine gute Schweißvorrichtung sind folgende: 1.
Die Faserendflächen müssen unter 90° zur Faserachse geschnitten sein.
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2. Die Faserenden müssen sauber sein.
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3. Beide Faserenden müssen genan aufeinander ausgerichtet sein.
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5 Die Schweißzone darf nicht deformiert werden.
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Diese Forderungen werden von der erfindungsgemßen Spleißvorrichtung
erfüllt, deren Arbeitsweise folgende ist: Die Faserenden werden von ihrem Mantel
befreit und mit Hilfe des Diamanten im Diamantenhalter G werden ihre Enden unter
90° zur Faserachse geschnitten. Die so vorbereiteten Faserenden werden dann in die
Halter 3 bzw. 8 eingelegt. Das erste Faserende muß dabei so eingelegt werden, daß
seine Endfläche in der optischen Achse des Mikroskopes liegt CFig. 2). In den Haltern
3 und 8 werden die Faserenden durch jeweils zwei kleine Permamentmagnete 24 gehalten.
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Nachdem aufwärts bewegen des Brennerkopfes D, bis er in einem Anschlag
2 einrastet, ist der Spiegel 13 in einer derartigen Position, daß durch das Mikroskop
A ein reflektiertes Bild unter 900 gegenüber dem wahren Bild erhalten wird. Im Mikroskop
ist ein frontales und ein senkrecht dazu stehendes Bild. ersichtlich (Fig. 3).
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Hierdurch wird eine präzise Ausrichtung der beiden Faserenden mit
Hilfe von zwei Mikrometerschranken 6 und 7, mit denen das eine Faserende bewegt
werden kann, erreicht. Das andere Faserende wird mit Hilfe eines Hebels 9 bewegt,
wodurch die Faserenden weich miteinander in Kontakt kommen.
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Danach wird der Brennerkopf aus seiner Raststellung herausbewegt und
gezündet. Mit einer geregelten Flamme wird dann die Verschweißung der beiden Faserenden
ausgeführt, während dieser Vorgang gleichzeitig durch das Mikroskop beobachtet wird.
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Die durch die Hitze bedingte Ausdehnung der Fasern reicht aus, um
einen für die Verbindung benötigten genügenden gegeneinander gerichteten Druck der
Faserenden zu erzeugen, während die Oberflächenspannung des erweichten Glases Deformationen
verhindert.
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Nachstehend werden die einzelnen Elemente der Spleißvorrichtung im
einzelnen erläutert: Der Träger 1 ist die Befestigungsgrundlage für die Einrichtung
C zum Bewegen und Ausrichten. Er trägt auch den Anschlag 2, mit dessen Hilfe der
Spiegel 13 ausgerichtet wird. Das eine Ende des Trägers ist mit dem Mikroskop A
verbunden und das andere Ende weist eine gabelförmige Form auf. Einer der zwei Flügel
ist so gebogen, daß er als Schiene dient, auf der der Halter 8 gleiten kann. Der
andere Flügel ist nach unten gebogen, um die Mikrometerschrauben 6 und 7 zu tragen.
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Der Anschlag 2 besteht aus elastischem Material und stellt einen einstellbaren
Anschlag dar, um den Spiegel 13 in seiner richtigen Stellung zu halten. Durch seine
elastischen Zungen verhindert er jede Bewegung (Fig. 3 und 4).
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Der Halter 3 trägt die Faser in der gewünschten Position und ist mit
einer dreieckigen Rinne versehen, in der die Faser 25 liegt (Fig. 2). Die Rinne
weist eine erste Zone, deren Weite dem Durchmesser der entmantelten Faser entspricht,
eine zweite Zone, deren Weite dem Durchmesser der Faser mit Mantel entspricht und
dazwischen eine dritte Zone mit einer vergrößerten Weite auf, die jede mögliche
Unregelmäßigkeit durch das Abmanteln aufnehmen kann.
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Die Schraube 4 hält den Halter 3 und ist so angeordnet, daß der Halter
3 auf den gegenüberliegenden Halter 8 ausgerichtet werden kann.
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Der Arm 5 verbindet den Halter 3 mit den Mikrometerschrauben 6 und
7.
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Die Mikrometerschraube 6 dient zum Justieren der Faser in Richtung
der x-Achse (Fig. 2).
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Die Mikrometerschraube 7 dient zum Justieren der Faser in Richtung
der y-Achse (Fig. 2).
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Der Halter 8 hält das andere Faserende und weist in seiner dreieckigen
Rinne ebenfalls drei Zonen unterschiedlicher Weite wie der Halter 3 auf. Der Halter
8 hat einen Schlitz auf der der Rinne abgewandten Seite mit dem er auf der Schiene,
gebildet aus dem einen Flügel des Trägers 1, gleiten kann. Der Sitz des Schlitzes
auf der Schiene ist sehr lose, jedoch durch den Druck der Feder 10 erhält man eine
sehr genaue Bewegung. Die Feder 10 drückt unter einem Winkel von etwa 450 gegen
den Halter 8, so daß er auf zwei senkrecht zueinanderstehenden Flächen der Schiene
ruht und dadurch jedes freie Spiel ausschließt (Fig. 5).
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Der Hebel 9 bewegt den Halter 8 in Richtung der Faserachse.
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Die gleiche Feder 10 preßt den Halter 8 gegen die Schiene.
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Die isolierte Stütze 11 trägt die Düse 12 des Brenrerkopfes und den
Spiegel 13, der die Zündelektrode 14 trägt.
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Die Düse 12 des Brennerkopfes erzeugt eine richtig dimensionierte
Flamme.
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Der metallene Spiegel 13 steht in einem solchen Winkel, daß das erhaltene
Bild um 900 zum wirklichen Bild geneigt ist (Fig. 3).
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Die Zündelektrode 14 erzeugt durch eine elektrische Entladung einen
Funken, um den Brenner anzuzünden.
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Sie benutzt die leitende Stange des Spiegels als Zuführung.
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Die Vielfachhalter 15 sind im Abstand voneinander angeordnet und enthalten
dreieckige Rillen zur Aufnahme der verschiedenen optischen Fasern eines Kabels während
des Spleißens. Zur Erleichterung des anschließenden Verfahrens zum Schutz der Spleißverbindung
dienen sie auch. Kleine Magnete vervollständigen die Vielfachhalter.
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Die Grundplatte 16 dient als Aufnahme für die ganze-Einrichtung und
ermöglicht deren Anbringung an- einem Stativ.
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Der Kabelhalter 17 ist eine elastische Zange und zur Aufnahme der
Kabel während des Spleißens entsprechend geformt.
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Die obere Plattform 18 dient als Träger für das Mikroskop, den Gasbrenner,Fden
Anzünder und den Diamanthalter.
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Die Schraube 19 ist gerändelt und dient zum schnellen Zusammenbau
der Einrichtung mit der Grundplatte 16 und ermöglicht dadurch einen leichten Transport.
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Die Füße 20 der oberen Plattform 18 stützen diese auf~der Grundplatte
16 ab.
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Der Halter 21 für den Schweißbrenner erzeugt einen festen Punkt für
diesen auf der oberen Plattform.
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Er erlaubt auch eine Justierung in die richtige Position.
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Der Diamanthalter 22 enthält einen Diamanten, der zum Abschneiden
der Faserenden dient.
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Die Diamantenstütze 23 bildet ein Gehäuse für den Diamanthalter 22
und schützt ihn insbesondere beim Transport.
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Die Dauermagneten 24 sind pro Halter 3 bzw. 8 zweimal vorhanden und
halten die optische Faser 25 in den Rinnen der Halter.
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