DE3430917A1

DE3430917A1 - Optischer faserverbinder

Info

Publication number: DE3430917A1
Application number: DE19843430917
Authority: DE
Inventors: Terrence W. Manhattan Beach Calif. Allsworth; Melvyn A. Boulder Col. Holzman
Original assignee: Deutsch Co Electronic Components Division
Current assignee: Deutsch Co Electronic Components Division
Priority date: 1983-08-22
Filing date: 1984-08-22
Publication date: 1985-03-14
Also published as: AU547346B2; FR2551225A1; GB8419803D0; IT1179220B; GB2145534B; NL8402503A; DK400584A; SE8404155D0; IL72662A; SE8404155L; IT8448735A1; GB2145534A; NO843345L; DK400584D0; DE3430917C2; IT8448735A0; AU3198584A; FR2551225B1; CA1246367A

Description

Beschreibung

Bei einer Art von optischem Faserverbinder sind ausgerichtete Hohlräume in einander ge^nüberliegenden Flächen eines lichtdurchlässigen Glieds ausgebildet, wobei die Hohlräume geneigte Oberflächen haben und an inneren Enden enden, die durch Rotationsflächen gebildet sind. Optische Fasern werden in die Hohlräume mit ihren Endkanten hineingedrückt und liegen an den geneigten Hohlraum-Oberflächen an, wodurch die Fasern mit den Achsen der Hohlräume ausgerichtet werden. Ein optisches Fluid nimmt den Raum zwischen dem Ende jeder Faser und der benachbarten Endoberfläche des Hohlraums ein, so dass Fluidlinsen gebildet und die beiden Fasern gekuppelt werden. Hierbei verbleibt jedoch eine Schwierigkeit darin, eine Verschmutzung des Verbinders zu vermeiden, wenn die optischen Fasern entfernt werden. Es ist nicht zulässig, irgendeinen Fremdkörper in die Linsenhohlräume eintreten zu lassen, weil dies die Wirksamkeit der Lichtübertragung ernsthaft beeinträchtigen würde. Trotzdem sind bei diesen Verbindern öffnungen vorgesehen, durch die hindurch die Linsenhohlräume frei liegen, wenn die optischen Fasern entfernt werden, so dass eine Gefahr besteht, dass Fremdkörper einen Weg in die Linsenhohlräume hineinfinden.

Bei einem anderen Verbinder sind sphärische Linsen benachbart zu den Enden der optischen Fasern angeordnet, die gestatten, dass Licht von einer Faser zu der benachbarten sphärischen Linse, von einer sphärischen Linse zu der anderen und von der zweiten sphärischen Linse auf die zweite Faser übertragen wird. Das Licht wandert also in einem quasi-gerichteten oder parallelen Strahl zwischen den sphärischen Linsen. Dieser Verbinder benötigt jedoch eine komplizierte Schraubeneinstellung, um die Abschnitte des Verbinders ordentlich auszurichten und eine einigermassen wirksame Kupplung zu erreichen. Hierdurch werden die Kosten der Herstellung beträchtlich erhöht, wodurch der Verbinder für die

Massenproduktion unpraktisch ist, und es besteht keine vollständige Sicherheit, dass die Einstellung während der Benutzung des Verbinders im Betrieb nicht verlorengeht. Darüber hinaus ist bei diesem Verbinder die optische Faser innerhalb des Verbinders festgeklebt, so dass die Faser nicht entfernt und ersetzt werden kann.

Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten des Standes der Technik mit einem wirksamen optischen Verbinder, der bei seiner Benutzung beliebig oft zusammengefügt und getrennt x^erden kann, ohne dass eine Gefahr besteht, die Wirksamkeit der Lichtübertragung zu vermindern. Wenn es erforderlich ist, können die optischen Fasern leicht entfernt und ersetzt werden, da sie nicht in dem System verklebt sind.

Der optische Verbinder gemäss der Erfindung weist einen Aufnahmebehälter auf, der zwei Stopfenanordnungen aufnimmt, von denen jede das Ende einer der beiden optischen Fasern trägt, die miteinander zu verbinden sind. Die Stopfenanordnungen weisen rohrförmige Glieder auf, die innere Enden haben, die sich in den Aufnahmebehälter hinein erstrecken. Innerhalb jedes der rohrförmigen Glieder befindet sich eine sich nach innen verjüngende Oberfläche, an der komplementär die äussere Oberfläche eines lichtdurchlässigen Glieds mit einem vorbestimmten Brechungsindex anliegt. Hierdurch werden die rohrförmigen Glieder und die lichtdurchlässigen Glieder wirksam zueinander ausgerichtet. Genau auf den Achsen der rohrförmigen Glieder sind blinde Hohlräume oder Ausnehmungen angeordnet, die geneigte Eingänge und abgerundete innere Enden aufweisen, wobei die optischen Fasern in die Hohlräume hineingedrückt werden, so dass ihre inneren Endkanten an den geneigten Oberflächen anliegen und durch diese zentriert werden. Ein optisches Fluid nimmt die inneren Abschnitte der Hohlräume oder Ausnehmungen jenseits der Endflächen der optischen Fasern ein, wodurch Fluidlinsen gebildet werden.

Ausgerichtet mit jedem der Hohlräume ist eine kegelstumpfförmige Ausnehmung, die eine sphärische Linse aufnimmt, die aus Glas

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bestehen kann. Die sphärischen Linsen liegen an den kegelstumpfförmigen Oberflächen der Ausnehmungen an und sind durch diese zentriert, und sie sind mit Abstand gegenüber den Innenwänden der Ausnehmungen angeordnet. Ein optischer Kleber hält sie an Ort und Stelle. Die lichtdurchlässigen Glieder bestehen aus Kunststoff, hergestellt als Formteile mit geeigneten Verfahren, als deren Ergebnis sie sehr genau dimensioniert werden können, wobei eine unveränderlich hohe Güte für alle in einem Produktionslauf hergestellten Gegenstände erreicht wird. Der Abstand zwischen dem Faserende und der sphärischen Linse und die Gestalt des Fluidhohlraums ist eine kritische Abmessung, die mit Präzision gesteuert werden kann, die jedoch durch eine einfache Änderung in der Herstellungsform verändert werden kann, um es dem Verbinder zu gestatten, optische Fasern verschiedener Charakteristiken aufzunehmen.

Demgemäss geht das Licht von einer Faser durch den Hohlraum, durch das lichtdurchlässige Glied zu der sphärischen Linse, von wo es durch den Raum zwischen den beiden sphärischen Linsen wandert und in die andere sphärische Linse eintritt, um durch das andere lichtdurchlässige Glied und in die zweite optische Faser übertragen zu werden. Statt die Abbildungsqualität als Kriterium für die optische Ausbildung zu verwenden, wird durch Verwendung der sphärischen Linsen eine Kupplung der Fasern mit maximalem Modenvolumen (maximum mode volume coupling) erreicht.

Der Verbinder wird getrennt, indem einfach die Stopfen an dem Aufnahmebehälter gelöst werden, wodurch nur die sphärischen Linsen freigelegt werden. Die Hohlräume bleiben verborgen innerhalb der Stopfenanordnungen, wenn der Verbinder verbunden und gelöst wird, wodurch kein Zutritt für Verunreinigungen möglich ist. Falls notwendig, kann jedoch die optische Faser dadurch entfernt werden, dass sie aus dem Hohlraum herausgezogen und durch eine andere optische Faser ersetzt wird.

Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das optische Fluid in dem Hohlraum, der die Faser aufnimmt, den gleichen Brechungsindex

wie derjenige des lichtdurchlässigen Gliedes aufweist,in dem der Hohlraum ausgebildet ist. In diesem Fall beeinflusst die Endwand des Hohlraums nicht den Lichtpfad, und die einzigen Linsen sind die Kugeln. Bei dieser Anordnung sind die Herstellungstoleranzen beim Herstellen des Hohlraums in dem lichtdurchlässigen Glied nicht kritisch, abgesehen davon, dass sichergestellt wird, dass die Paser zentriert ist und ihr Ende den richtigen Abstand von der Kugel hat. Irgendwelche kleinsten Teilchen des Materials des lichtdurchlässigen Glieds, die durch das Faserende von der Wand des Hohlraums abgekratzt werden und die am inneren Ende des Hohlraums vorhanden sind, beeinflussen den Lichtpfad nicht negativ.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Faserverbinders gemäss der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 ist ein vergrösserter, bruchstücksweiser Längsschnitt des mittleren Teils des Verbinders;

Fig. 4 ist ein Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 5 ist ein vergrösserter, bruchstücksweiser Längsschnitt des mittleren Teils des Verbinders von Fig. 4.

Der Verbinder 10 wird verwendet, um optische Fasern 11 und 12 auf den Achsen von Schutzkabeln 13 und 14 miteinander zu verbinden. In der Mitte des Verbinders 10 befindet sich eine rohrförmige Aufnahmehülse 15, die eine gerade zylindrische Bohrung 16 hat, die an einer inneren radialen Schulter 17 an einem Ende endet und die an ihrem anderen Ende eine Erweiterung zu einem mit Innengewinde versehenen Abschnitt 18 aufweist. Ein Stopfen 19 des Verbinders weist eine längliche Hülse 20 auf, die innerhalb des rechten Endes der Aufnahmehülse 15 aufgenommen ist, bezogen auf die Darstellung der Vorrichtung in der Zeichnung. Dieses

Ende der Hülse 20 weist einen erweiterten vorderen Endabschnitt 21 auf, der eine äussere radiale Schulter 22 bietet, die an der Schulter 17 der Aufnahmehülse 15 angreift. Der erweiterte Abschnitt 21 der Hülse 20 ist mit Innengewinde versehen und steht in Eingriff mit dem mit Aussengewinde versehenen, rückwärtigen Ende eines rohrförmigen Glieds 23. Der Rest der äusseren Oberfläche des rohrförmigen Glieds 23 ist zylindrisch und im wesentlichen komplementär aufgenommen in der Bohrung 16 der Aufnahmehülse 15· Die rückwärtige Endkante 24 des rohrförmigen Glieds 23 liegt gegen eine innere radiale Schulter 25 an dem Ende des Innengewindes in dem vorderen Endabschnitt 21 der Hülse 20 an. Eine ringförmige Nut in der äusseren Oberfläche des rohrförmigen Glieds 23 nimmt einen O-Ring 26 auf, um eine Dichtung in Bezug auf die Bohrung l6 der Aufnahmehülse 15 zu bilden.

Die radiale innere Endwand 27 des rohrförmigen Glieds 23 liegt gegen die radiale innere Endwand 28 eines rohrförmigen Glieds 29 an, das mit dem rohrförmigen Glied 23 identisch ist und einen Teil eines zweiten Stopfens 30 bildet. Somit hat das rohrförmige Glied 29 einen zylindrischen Teil, der komplementär in der Aufnahmehülse 15 aufgenommen ist, eine ringförmige Nut zur Aufnahme eines O-Rings 31, und ein rückwärtiges Ende 32, das mit Aussengewinde versehen ist. Die beiden rohrförmigen Glieder 23 und 29 sind durch die Innenwand 16 der Aufnahmehülse 15 axial zueinander ausgerichtet.

Der zweite Stopfen 30 des Verbinders weist eine längliche Hülse 33 auf, die ein erweitertes vorderes Ende 34 hat, das mit Aussengewinde versehen ist und in die Gewindegänge des mit Innengewinde versehenen Endes 18 der Aufnahmehülse 15 eingreift. Ein sechseckiger äusserer Abschnitt 35 erleichtert es, die Hülse 33 stationär zu halten, während die Aufnahmehülse verdreht wird, um die Verbindung herzustellen. An der Innenseite hat das Ende 34 der Hülse 33 einen mit Gewinde versehenen vorderen Eingang, der mit dem mit Aussengewihde versehenen rückwärtigen Endteil 32 des rohrförmigen Glieds 29 in Eingriff steht. Die rückwärtige End-

kante 36 des Glieds 29 liegt gegen eine innere radiale Schulter 37 am inneren Ende des mit Gewinde versehenen Eingangs des vorderen Endes 34 der Hülse 33 an. Wenn das Ende 34 der Hülse 33 in das Ende der Aufnahmehülse 15 eingeschraubt wird, wird somit die Schulter 22 der Hülse 20 veranlasst, gegen die Schulter 17 der Aufnahmehülse 15 anzuliegen, und die Enden 27 und 28 der rohrförmigen Glieder 23 und 29 werden gegeneinander gepresst. Dadurch werden die Elemente 15, 20, 23, 29 und 33 als eine einzige Anordnung zusammengehalten, wenn der Verbinder zusammengefügt ist.

Die Bohrung des rohrförmigen Glieds 23 weist einen kegelstumpfförmigen Abschnitt ¹Jl auf, der sich nach vorn unter einem flachen Winkel von dem rückwärtigen Ende 24 des Gliedes 23 her verjüngt. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 41 endet in einer geraden zylindrischen Bohrung 42 an dem vorderen.Ende des Glieds 23· Das andere rohrförmige Glied 29 hat einen ähnlichen, sich nach vorn verjüngenden kegelstumpfförmigen Abschnitt 43 und eine gerade zylindrische Bohrung 44 an seinem vorderen Ende.

Innerhalb des rohrförmigen Glieds 23 ist ein transparentes Glied 45 angeordnet, das einen vorbestimmten Brechungsindex hat, und das vorzugsweise aus Kunststoff, wie Polymethylpenten, hergestellt ist. Das Glied 45 hat eine kegelstumpfförmige äussere Oberfläche 46, die sich zum vorderen Ende des Gliedes 45 hin verjüngt und die komplementär an der kegelstumpfförmigen Oberfläche 4l des Gliedes 23 anliegt. Dadurch wird das radiale vordere Ende 47 des Glieds 45 innerhalb der Bohrung des rohrförmigen Glieds 23 positioniert, und zwar zurückgesetzt in Bezug auf das vordere Ende 27 des Glieds 23. Eine blinde Ausnehmung erstreckt sich in das rückwärtige Ende des Glieds 45; diese Ausnehmung ist definiert durch eine rückwärtige, sich nach innen verjüngende kegelstumpfförmige Oberfläche 48, die in eine innere, kleinere, sich in ähnlicher Weise verjüngende Oberfläche 49 übergeht oder mit dieser verbunden ist. Die letztere Oberfläche 49 endet mit einem gekrümmten inneren Ende 50, das durch eine Rotationsoberfläche bestimmt ist.

In dem vorderen Ende des lichtdurchlässigen Glieds 45 ist eine Ausnehmung ausgebildet, die eine sich nach innen verjüngende kegelstumpf förmige Oberfläche 51 aufweist, die in einer flachen radialen inneren Endwand 52 endet, die mit geringem Abstand gegenüber dem inneren Ende 50 der rückwärtigen Ausnehmung angeordnet ist. Das Glied 45 ist so hergestellt, dass die kegelstumpfförmige Oberfläche 51 genau mit der verjüngten Oberfläche 49 der entgegengesetzten Ausnehmung ausgerichtet ist. Innerhalb der Ausnehmung in dem vorderen Ende 47 des Glieds 45 ist eine sphärische Linse 53 angeordnet, die aus Glas bestehen kann. Die Linse 53 liegt an der kegelstumpfförmigen Oberfläche 51 der Ausnehmung an und wird durch diese zentriert, wobei gerade noch ein kleiner Abstand gegenüber der inneren Endwand 52 freibleibt. Auf diese Weise ist die sphärische Linse 53 innerhalb der Bohrung des rohrförmigen Glieds 23 lokalisiert und zwar mit Abstand von dem vorderen Ende 27 des Glieds 23. Ein Epoxyharz 54, das im Infrarotbereich lichtdurchlässig ist und das einen ausgewählten Brechungsindex hat, bildet einen optischen Kleber, der die Linse 53 in ihrer Ausnehmung in dem lichtdurchlässigen Glied 45 sichert.

Ein anderes lichtdurchlässiges Glied 55, das identisch ist mit dem Glied 45, passt in das rohrförmige Glied 29 hinein. In seinem rückwärtigen Ende befindet sich eine Ausnehmung mit einer äusseren kegelstumpfförmigen Oberfläche 56 und einem inneren Endabschnitt 57, der eine gekrümmte innere Endoberfläche 58 aufweist. In dem vorderen Ende des lichtdurchlässigen Glieds 55 ist eine Ausnehmung mit einer kegelstumpfförmigen Wand 59 vorgesehen, die eine sphärische Linse 60 aufnimmt, die von der inneren radialen Endwand 6l der Ausnehmung mit Abstand angeordnet und durch einen zusätzlichen optischen Kleber 54 gehaltert ist. Die äussere Oberfläche 62 des lichtdurchlässigen Glieds 55 verjüngt sich nach vorn und liegt komplementär an der Oberfläche 43 des rohrförmigen Glieds 29 an. Demgemäss sind die sphärischen Linsen 53 und 60 mit geringem Abstand voneinander angeordnet und mit der optischen Achse des Systems ausgerichtet.

Die lichtdurchlässigen Glieder 45 und 55 sind so hergestellt, dass ein genau vorherbestimmter Abstand zwischen dem Ende der Paser und der benachbarten sphärischen Linse besteht, was für eine wirksame Lichtübertragung wichtig ist. Die verjüngten Wände der Ausnehmungen steuern die Stellungen der Faserenden, wie die verjüngten oder geneigten Oberflächen der Ausnehmungen die Positionen der sphärischen Linsen bestimmen. Da sie aus Kunststoff hergestellt sind, können die lichtdurchlässigen Glieder so ausgebildet sein, dass sie diese Dimensionen über einen ganzen Produktionslauf sehr genau einhalten. Es ist wichtig, dass die sphärischen Linsen 53 und 60 von den Innenvränden 52 und 61 der Ausnehmungen mit Abstand angeordnet sind, so dass die sphärischen Linsen durch die kegelstumpfförmigen Wände der Ausnehmungen ausgerichtet und positioniert werden können. Dieser Abstand ist auch ein Paktor zum Erreichen einer wirksamen Lichtübertragung und liegt vorteilhafterweise im Bereich von 25 t>i^s Mikrometer, wobei der optische Kleber 54 den Raum zwischen der sphärischen Linse und der inneren Wand der Ausnehmung einnimmt.

Jeder der Stopfen weist eine vordere Hülse 63 auf, die axial innerhalb einer rückwärtigen Hülse 64 gleitend verschiebbar ist, die eine radiale Schulter 65 an ihrem vorderen Ende und ein Innengewinde 66 an ihrem hinteren Ende aufweist. Es ist ferner ein rückwärtiges Stopfenglied 67 vorgesehen, das einen hohlen vorderen Abschnitt 68 aufweist, der das hintere Ende der vorderen Stopfenhülse 63 aufnimmt. Der vordere Abschnitt 68 des rückwärtigen Stopfengliedes 67 ist mit Aussengewinde versehen und steht in Eingriff mit den Gewindegängen der rückwärtigen Hülse 64.

Innerhalb der rückwärtigen Hülse 64 ist eine Druckfeder 69 vorgesehen, von der ein Ende gegen die Endkantenoberfläche 70 des vorderen Endabschnitts 68 des Glieds 67 anliegt und deren anderes Ende an der rückwärtigen Schulter einer ringförmigen Erweiterung 71 an der vorderen Stopfenhülse 63 anliegt. Auf diese Weise wird das zuletzt genannte Glied (Hülse 63) vorwärts

in einer Richtung auf das Innere der Aufnahmehülse hin unter Vorspannung gesetzt oder belastet. Die vordere Stopfenhülse 63 weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche 72 an ihrem vorderen Ende auf, die komplementär zu der sich verjüngenden Ausnehmungsoberfläche 48 des lichtdurchlässigen Glieds 45 ausgebildet ist und durch die Druckfeder 69 gegen diese Fläche gedrückt wird. Hierdurch wird eine Axialkraft auf das Glied 45 ausgeübt, die dessen verjüngte Oberfläche 46 gegen die Oberfläche 4l des rohrförmigen Glieds drückt, wodurch eine axiale Ausrichtung der Glieder 45 und 23 sichergestellt ist.

An dem anderen Ende des Verbinders, in der Darstellung auf der linken Seite, ist das vordere Ende 72 der vorderen Stopfenhülse 63 gegen die verjüngte Oberfläche 56 des lichtdurchlässigen Glieds 55 in einer Art und Weise angedrückt, die ähnlich den Verhältnissen bei der zuerst beschriebenen,rechten vorderen Stopfenhülse 63 ist.

Die optischen Fasern 11 und 12 erstrecken sich durch die Stopfen und in die Hohlräume oder Ausnehmungen in den lichtdurchlässigen Gliedern 45 und 55. Die Fasern sind eingeklemmt und gehalten an den rückwärtigen Enden der Stopfenglieder 67, die segmentiert sind und Spannzangenhülsen ähneln. Verjüngte Oberflächen 73 an dem rückwärtigen Ende jedes Gliedes 67 in dessen segmentiertem Abschnitt werden beaufschlagt durch komplementär ausgebildete verjüngte Oberflächen 74 an einer Mutter 75 _s die in das Aussengewinde auf dem rückwärtigen Abschnitt 76 des Glieds 67 mit vermindertem Durchmesser eingreift. Demgemäss bewirkt ein Anziehen der Mutter 75 auf das Glied 67 infolge der Reaktion über die geneigten Oberflächen 73 und 74 ein Schliessen des segmentierten Endes der Spannzangenhülse um die optische Faser herum, um diese festzuhalten. Ein O-Ring 77 umgibt die Mutter 75 zur Bildung einer Dichtung in der Stopfenhülse, die die Mutter aufnimmt.

Die Stopfen sind an ihren rückwärtigen Enden abseschlossen durch rückwärtige Hülsenmuttern 79, die an dem rückwärtigen, mit Gewinde versehenen Ende der Aufnahmehülse 20 auf der einen Seite

und der Aufnahmehülse 33 auf der anderen Seite angreifen. Die rückwärtige Hülsenmutter 79 weist eine radiale Endwand 80 auf, die an dem rückwärtigen Ende 81 der Mutter 75 anliegt und die mit einer zentralen öffnung versehen ist, um der Paser den Eintritt zu gestatten. Ein Keil 82 passt in eine Keilnut 83 im Ende der Hülse 20, um sicherzustellen, dass das Kabel 14 nicht verdreht wird, wenn die rückwärtige Hülsenmutter 79 auf der Hülse 20 festgezogen wird. Eine ähnliche Keilnut 84 in der Hülse 33 verhindert ein Verdrehen des Kabels 13.

Wenn die Stopfen in die Aufnahmehülsen eingebaut werden, werden die Stopfenhülsen 63 durch ihren Eingriff mit den geneigten Oberflächen 48 und 56 der transparenten Glieder 45 und 55 nach hinten gedrückt, wodurch die Enden der optischen Pasern 11 und 12 freigelegt werden und wodurch diese Faserenden veranlasst werden, in die Ausnehmungen oder Hohlräume hineingedrückt zu werden. Die Ecken oder Kanten der Faserenden liegen gegen die verjüngten Wände 49 und 57 der Ausnehmungen an, die die Pasern innerhalb der Ausnehmungen zentrieren. Die überschüssige Länge jeder Paser wird aufgenommen in einer Aufnahmekammer 85 in der vorderen Stopfenhülse 63·

Als Ergebnis dieser Konstruktion sind die Enden der Pasern 11 und 12 und die sphärischen Linsen 53 und 60 genau längs einer gemeinsamen Achse ausgerichtet, die die optische Achse des Systems ist. Die Ausnehmungen 49 und 57 können ein optisches Fluid 86 mit abweichendem Brechungsindex gegenüber demjenigen der lichtdurchlässigen Glieder 45 und 55 aufweisen und bilden Pluidlinsen an den Oberflächen 50 und 58, die als Rotationsoberflächen ausgebildet sind, in Verbindung mit diesen Gliedern 45 und 55.

Andererseits kann das optische Fluid 86 den gleichen Brechungsindex wie derjenige der lichtdurchlässigen Glieder 45 und 55 haben. In diesem Fall ergibt sich keine Brechung an den Oberflächen 50 und58 der Ausnehmungen, so dass die Kugeln 53 und die einzigen Linsen sind. Solange daher die Hohlräume oder Ausnehmungen die Pasern 11 und 12 genau zentrieren und ihre Enden

unter geeigneten Abständen von den sphärischen Linsen positionieren, ist die Kontur ihrer inneren Endoberflächen 50 und 58 nicht kritisch, und es wird eine wirksame Lichtkupplung erreicht. Dadurch sind die Toleranzen bei der Herstellung der Hohlräume oder Ausnehmungen weniger ernst zu nehmen, so dass die Herstellung des Verbinders leichter ist.

Der Verbinder kann gelöst werden, ohne dass die Pasern aus ihren Ausnehmungen oder Hohlräumen zurückgezogen werden müssen, wodurch eine Verschmutzung dieser Bereiche vermieden wird. Durch Lösen der Stopfenhülse 33 von der zentralen Aufnahmehülse 15 kann die ganze Anordnung auf der linken Seite von der Aufnahmehülse entfernt werden, wobei nur die kleinen sphärischen Linsen 53 und frei liegen, aber nicht die Faserenden oder die Hohlräume für die Pluidlinsen. Daher kann der Verbinder unbegrenzt oft zusammengefügt und getrennt werden, ohne dass seine Wirksamkeit darunter leidet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 weist der optische Faserverbinder eine rohrförmige Aufnahme 87 auf, die identische Stopfenanordnungen 88 in ihren entgegengesetzten Enden aufnimmt. Jede der Stopfenanordnungen weist eine Hülse 89 auf, deren vorderes Ende in ein rohrförmiges Glied 90 eingeschraubt ist. Dieses letztere Glied weist einen rückwärtigen Flansch 91 auf, der gegen ein Ende der Aufnahme 87 anliegt. Eine Mutter 92 wird auf jedes Ende der Aufnahme aufgeschraubt und weist eine innere Schulter 93 auf, die an dem Flansch 91 des rohrförmigen Glieds 90 anliegt, um das letztere in Eingriff mit dem Ende der Aufnahme zu halten.

Im vorderen Ende jedes der rohrförmigen Glieder 90 ist eine Keilnut 95 zur Aufnahme eines Keils 96 angeordnet, der sich von der Innenwand 97 der Aufnahme 87 her radial nach innen erstreckt. Die Stellungen der Keile und der Keilnuten können verändert werden, um das Zusammenfügen des Verbinders zu steuern. Dies ist besonders wichtig, wenn eine Anzahl optischer Faserverbinder

Seite an Seite montiert wird und wenn sichergestellt werden muss, dass ein Stopfen nur mit einer Aufnahme zusammenpasst, die dazu bestimmt ist, diesen Stopfen aufzunehmen.

Innerhalb jedes rohrförmigen Glieds ist ein lichtdurchlässiges Glied 99 aus Kunststoff angeordnet, das, wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, eine äussere kegelstumpfförmige Oberfläche 100 aufweist, die komplementär an einer inneren Oberfläche 101 des rohrförmigen Glieds angreift. Die Neigung oder Verjüngung läuft zum vorderen Ende hin, so dass Kräfte, die auf das lichtdurchlässige Glied 99 ausgeübt werden, die Tendenz haben, dieses an seinem Platz zu halten, und zwar in festem Eingriff mit der kegelstumpfförmigen Oberfläche 101 des rohrförmigen Glieds 90. Dies stellt wiederum sicher, dass das lichtdurchlässige Glied 99 in Bezug auf die optische Achse des Verbinders richtig angeordnet und genau ausgerichtet ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 liegt das vordere Ende 103 der Hülse 89 gegen das rückwärtige Ende 104 des lichtdurchlässigen Glieds 99 an, wenn die Hülse in das rohrförmige Glied 9° eingeschraubt ist. Dies ergibt die Kräfte auf das lichtdurchlässige Glied 99, die dieses in die öffnung in dem rohrförmigen Glied 90 hineindrücken.

Wie zuvor hat auch hier das lichtdurchlässige Glied eine kegelstumpf förmige Ausnehmung 105, die eine transparente Kugel 106 aufnimmt, die eine sphärische Linse bildet. Diese Kugel wird in der Ausnehmung mittels eines optischen Klebers 54 gehalten und ist so positioniert, dass sie die innere radiale Wand 107 der Ausnehmung 105 nicht berührt, sondern stattdessen unter einem bestimmten Abstand dieser gegenüber gehalten ist.

Die vordere Stopfenhülse 108 hat eine kegelstumpfförmige Oberfläche 109, die gegen eine ähnliche Oberfläche 110 im rückwärtigen Ende des lichtdurchlässigen Glieds 99 anliegt, und die Stopfenhülse 108 wird durch eine Druckfeder 111 gegen diese Oberfläche vorgespannt. Die optische Paser 112 wird axial in

ihre Ausnehmung 113 gedrückt, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei das optische Fluid 86 einen Brechungsindex haben kann, der entweder der gleiche wie derjenige des Glieds 99 ist, oder der unterschiedlich ist, um eine Pluidlinse zu bilden.

Der in Fig. 4 und 5 dargestellte optische Verbinder kann von jedem Ende her leicht gelöst werden, indem die Mutter 92 gelöst wird, die den Stopfen 88 aus der Aufnahme 87 freigibt. Nur die sphärischen Linsen 106 liegen frei, wenn der Verbinder getrennt ist, da die optischen Faserenden in ihren Linsenhohlräumen verbleiben.

Claims

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DiPL.-PHYs. DiPL.-iNc. ο / ο rv Q -J »7

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS ^"

The Deutsch Company ca-df-20

Electronic Components Division 20. Aug. 1984

L/ks

OPTISCHER PASERVERBINDER

Patentansprüche

Optische Verbindungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Dualität von lichtdurchlässigen Gliedern (45, 55)j von denen jedes einen Hohlraum oder eine Ausnehmung (48, 56) hat, die jeweils eine sich nach innen verjüngende Oberfläche (49, 57) und ein inneres Ende (50, 58) aufweisen, eine optische Faser (11, 12), von der jeweils eine Endkante in jeweils einer der Ausnehmungen (48, 56) angeordnet ist, Einrichtungen zum Vorbelasten der optischen Fasern (11, 12) nach innen in Bezug auf die Ausnehmungen (48, 56) derart, dass eine Endkante jeder der Fasern an der sich verjüngenden Oberfläche (49, 57) einer der Ausnehmungen (48, 56), die die Fasern aufnehmen, anliegt und dadurch zentriert ist, ein optisches Fluid (86) in jeder der Ausnehmungen (48, 56), das den Raum zwischen dem Ende der darin befindlichen Faser (11, 12) und dem inneren Ende (50, 58) der Ausnehmung vollständig ausfüllt, eine sphärische Linse (53, 60) an jedem der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55) entgegengesetzt zu der darin befindlichen Ausnehmung (48, 56), und Einrichtungen zum Positionieren der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55)

KLAUS LEHMANN · LI PO WSK YSTRASSE 10 HELMUT SCHROETER · BOCKSCASSE

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Tell-fa-r via WorW Ftu-umlU Ctou·· VTnnirh · Cr ? 4· T ■ -89-771 AnHI. Γ.* f. nnn. . »Ο.171 n» 81 · n~r-iiw. -βα.-ίτι ti M

derart, dass die sphärischen Linsen (53, 60) mit Abstand einander benachbart sind und dass die sphärischen Linsen und die Ausnehmungen (48, 56) zueinander ausgerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Fluid (86) einen Brechungsindex hat, der der gleiche ist wie derjenige der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55) eine Ausnehmung (51, 59) aufweist und dass jeweils eine der sphärischen Linsen (53, 60) in jeder dieser Ausnehmungen angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Ausnehmungen (5I₅ 59) eine sich nach innen verjüngende Wand aufweist und dass die sphärischen Linsen (53, 60) an diesen nach innen sich verjüngenden Wänden anliegen und dadurch positioniert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Ausnehmungen (51, 59) eine Innenwand (52, 6l) aufweist und dass die sphärischen Linsen (53, 60) mit Abstand von dieser Innenwand angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Kleber (54) vorgesehen ist, der den Raum zwischen jeder der sphärischen Linsen (53, 60) und der benachbarten der Innenwände (52, 61) einnimmt, um die sphärischen Linsen in den Ausnehmungen (51, 59) zu sichern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die sich nach innen verjüngenden Wände (51, 59) kegelstumpfförmig sind und dass die inneren Wände (52, 61) im wesentlichen radial liegen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Positionieren der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55) Elemente (23, 29) aufweisen, die eine Öffnung (41, 42, 43, 44) mit entgegengesetzten Enden (24, 36) begrenzen, dass die Öffnung (4l, 42, 43, 44) eine Dualität geneigter Wände (41, 43) aufweist, von denen eine Wand (4l) von einem der Enden (24) her sich nach innen verjüngt, und von denen die andere Wand (43) sich von dem anderen der Enden (36) her nach innen verjüngt, wobei jedes der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55) eine geneigte Oberfläche (46, 62) hat, von denen eine komplementär an einer der sich verjüngenden Wände (4l, 43) anliegt und von denen die andere komplementär an der anderen der sich verjüngenden Wände anliegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Öffnung (4l, 42, 43, 44) begrenzenden Elemente erste und zweite Glieder (23, 29) aufweisen, von denen jedes eine der sich verjüngenden Wände (41, 43) aufweist, und dass die ersten und zweiten Glieder (23, 29) voneinander trennbar sind, um eine Trennung der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55) und damit der optischen Pasern (11, 12) voneinander zu gestatten, ohne die optischen Fasern (11, 12) aus den Ausnehmungen (49, 57) zu entfernen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngenden Wände (4l, 43) kegelstumpf förmig ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Glieder (45, 55) aus Kunststoff hergestellt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichr e t, dass der Kunststoff Polymethylpenten ist.