DE3430917C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Verbindungsvorrichtung für Lichtleit­ fasern entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 42 90 667, Fig. 2 und 3, bekannt. Hierbei hat der Hohl­ raum des lichtdurchlässigen Gliedes zwar eine sich nach innen verjüngende Oberfläche, an die sich jedoch eine nach innen weisende zylindrische Bohrung anschließt, die allein zur Aufnahme des Endes der Lichtleitfaser dient. Diese Bohrung muß daher notwendigerweise in ihrem Durchmesser geringfügig größer sein als der Durchmesser der Lichtleitfaser, um dieser überhaupt den Eintritt in die Bohrung zu ermöglichen. Infolgedessen besteht zwischen dem äußeren Umfang des Endes der Lichtleitfaser und der Wand der Bohrung ein Spiel, das es der Faser gestattet, entsprechend seitlich auszuweichen. Dadurch ist das Ende der Lichtleitfaser nicht mehr genau zentriert, und die Fehlausrichtung der beiden in dem Verbinder endenden Lichtleitfasern vermindert die Übertragungsqualität des Verbinders. Der Brechungsindex des zum Einkleben der Lichtleitfaser in das Ende des Hohlraums dienenden Klebstoffs (optisches Fluid) soll offenbar zu dem Brechungsindex der Licht­ leitfaser passen. Die Linse an dem dem Hohlraum entgegengesetzten Ende des lichtdurchlässigen Gliedes ist nur teilsphärisch und überdies aus einem Stück mit dem lichtdurchlässigen Glied ausgebildet. Somit besteht keine Beziehung zwischen dem Brechungsindex der teilsphärischen Linse oder des damit einstückigen lichtdurchlässigen Glieds im Verhältnis zu dem Brechungs­ index des zum Einkleben des Faserendes verwendeten optischen Fluids.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optische Verbindungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 derart zu verbessern, daß die beiden Lichtleitfasern bzw. deren Enden gut zueinander ausgerichtet sind, damit eine wirksame Übertragung des Lichtes von einer Faser über das zugehörige lichtdurchlässige Glied und die zugehörige sphärische Linse zu dem anderen Teil des Verbinders erreicht und dadurch eine hohe Übertragungsqualität sichergestellt wird. Dabei soll es trotzdem möglich sein, die Verbindungsvorrichtung leicht zu trennen und wieder zusammenzufügen, ohne dabei die Lichtleitfasern lösen oder freilegen zu müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß liegt also insbesondere das Ende jeder Lichtleitfaser an einer sich verjüngenden Oberfläche des Hohlraums des zugehörigen licht­ durchlässigen Gliedes an. In Verbindung mit der zusätzlich vorgesehenen Vorrichtung zum Vorspannen der Lichtleitfaser in den Hohlraum hinein wird somit erreicht, daß die Enden der beiden Lichtleitfasern durch die jeweils zugehörigen, sich verjüngenden Oberflächen in dem Hohlraum zentriert werden. Hierdurch wird eine genaue Ausrichtung der Fasern bw. der Faser­ enden gegenüber dem Hohlraum bzw. gegenüber dem lichtdurchlässigen Glied und gegenüber der sphärischen Linse erzielt. Die Übertragungsqualität wird weiter dadurch verbessert, daß das optische Fluid am Faserende den gleichen Brechungsindex hat wie das zugehörige lichtdurchlässige Glied, so daß in dem Hohlraum keine Linsenwirkung auftritt.

Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die sphärische Linse als getrennte, voll kugelförmige Linse an dem dem Hohlraum entgegengesetzten Ende des lichtdurchlässigen Gliedes in einer Ausnehmung zentriert und dort befestigt ist. Damit läßt sich sehr genau sicherstellen, daß die Linse auch gegenüber dem Faserende zentriert ist, wodurch eine außerordentlich gute Übertragungsqualität erreicht wird.

Die Ansprüche 2 bis 5 kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen und Einzel­ heiten zur Anordnung und Befestigung der separaten Kugellinsen. Die Ansprü­ che 6 bis 9 kennzeichnen vorteilhafte Einrichtungen und Einzelheiten zum Positionieren und zum Trennen sowie zur Ausbildung der lichtdurchlässigen Glieder.

Durch die Erfindung wird demgemäß eine wirksame optische Verbindungsvorrich­ tung geschaffen, die bei der Benutzung beliebig oft zusammengefügt und wieder getrennt werden kann, ohne daß eine Gefahr besteht, die Wirksamkeit und die Qualität der Lichtübertragung zu vermindern. Falls erforderlich, können die Lichtleitfasern leicht entfernt und ersetzt werden, da sie nicht in dem System verklebt sind.

Der optische Verbinder gemäß der Erfindung weist einen Aufnahme­ behälter auf, der zwei Stopfenanordnungen aufnimmt, von denen jede das Ende einer der beiden optischen Fasern trägt, die mit­ einander zu verbinden sind. Die Stopfenanordnungen weisen rohr­ förmige Glieder auf, die innere Enden haben, die sich in den Aufnahmebehälter hinein erstrecken. Innerhalb jedes der rohr­ förmigen Glieder befindet sich eine sich nach innen verjüngende Oberfläche, an der komplementär die äußere Oberfläche eines lichtdurchlässigen Glieds mit einem vorbestimmten Brechungsin­ dex anliegt. Hierdurch werden die rohrförmigen Glieder und die lichtdurchlässigen Glieder wirksam zueinander ausgerichtet. Ge­ nau auf den Achsen der rohrförmigen Glieder sind blinde Hohl­ räume 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 Ab­ schnitte 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 bestehen kann. Die sphärischen Linsen liegen an den kegelstumpf­ förmigen 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 Produk­ tionslauf hergestellten Gegenstände erreicht wird. Der Abstand zwischen dem Faserende und der sphärischen Linse und die Gestalt des Fluidhohlraums ist eine kritische Abmessung, die mit Präzi­ sion gesteuert werden kann, die jedoch durch eine einfache Ände­ rung in der Herstellungsform verändert werden kann, um es dem Verbinder zu gestatten, optische Fasern verschiedener Charak­ teristiken 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 wan­ dert 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 Krite­ rium für die optische Ausbildung zu verwenden, wird durch Ver­ wendung 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 Lin­ sen freigelegt werden. Die Hohlräume bleiben verborgen inner­ halb 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 End­ wand des Hohlraums nicht den Lichtpfad, und die einzigen Linsen sind die Kugeln. Bei dieser Anordnung sind die Herstellungs­ toleranzen beim Herstellen des Hohlraums in dem lichtdurchlässigen Glied nicht kritisch, abgesehen davon, daß sichergestellt wird, daß die Faser 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 nega­ tiv.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Faser­ verbinders 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 verbin­ den. In der Mitte des Verbinders 10 befindet sich eine rohr­ förmige 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 inner­ halb des rechten Endes der Aufnahmehülse 15 aufgenommen ist, be­ zogen 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 Ab­ schnitt 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 Ober­ fläche des rohrförmigen Glieds 23 ist zylindrisch und im wesent­ lichen komplementär aufgenommen in der Bohrung 16 der Aufnahme­ hülse 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 16 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 Auf­ nahmehülse 15 aufgenommen ist, eine ringförmige Nut zur Aufnahme eines O-Rings 31, und ein rückwärtiges Ende 32, das mit Außen­ gewinde 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 Außen­ gewinde versehen ist und in die Gewindegänge des mit Innengewinde versehenen Endes 18 der Aufnahmehülse 15 eingreift. Ein sechs­ eckiger äußerer Abschnitt 35 erleichtert es, die Hülse 33 sta­ tionär 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 Außengewinde 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 vor­ deren 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 ein­ zige Anordnung zusammengehalten, wenn der Verbinder zusammenge­ fügt ist.

Die Bohrung des rohrförmigen Glieds 23 weist einen kegelstumpf­ förmigen Abschnitt 41 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 zy­ lindrischen 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 zy­ lindrische 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, herge­ stellt 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 Ober­ fläche 41 des Gliedes 23 anliegt. Dadurch wird das radiale vor­ dere 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 de­ finiert durch eine rückwärtige, sich nach innen verjüngende ke­ gelstumpfförmige 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 Rotationsober­ fläche bestimmt ist.

In dem vorderen Ende des lichtdurchlässigen Glieds 45 ist eine Ausnehmung ausgebildet, die eine sich nach innen verjüngende ke­ gelstumpfförmige Oberfläche 51 aufweist, die in einer flachen radialen inneren Endwand 52 endet, die mit geringem Abstand ge­ genüber dem inneren Ende 50 der rückwärtigen Ausnehmung angeord­ net ist. Das Glied 45 ist so hergestellt, daß die kegelstumpf­ förmige 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 sphä­ rische Linse 53 angeordnet, die aus Glas bestehen kann. Die Linse 53 liegt an der kegelstumpfförmigen Oberfläche 51 der Aus­ nehmung 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 sphä­ rische Linse 60 aufnimmt, die von der inneren radialen Endwand 61 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 Ab­ stand 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 Faser 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 ei­ nen ganzen Produktionslauf sehr genau einhalten. Es ist wichtig, daß die sphärischen Linsen 53 und 60 von den Innenwänden 52 und 61 der Ausnehmungen mit Abstand angeordnet sind, so daß die sphärischen Linsen durch die kegelstumpfförmigen Wände der Aus­ nehmungen ausgerichtet und positioniert werden können. Dieser Abstand ist auch ein Faktor zum Erreichen einer wirksamen Licht­ übertragung und liegt vorteilhafterweise im Bereich von 25 bis 75 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 In­ nengewinde 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 vorde­ ren 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 vor­ gesehen, von der ein Ende gegen die Endkantenoberfläche 70 des vorderen Endabschnitts 68 des Glieds 67 anliegt und deren an­ deres Ende an der rückwärtigen Schulter einer ringförmigen Er­ weiterung 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 Vor­ spannung gesetzt oder belastet. Die vordere Stopfenhülse 63 weist eine kegelstumpfförmige Oberfläche 72 an ihrem vorderen Ende auf, die komplementär zu der sich verjüngenden Ausnehmungs­ oberfläche 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 41 des rohr­ förmigen Glieds drückt, wodurch eine axiale Ausrichtung der Glie­ der 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, die in das Außen­ gewinde auf dem rückwärtigen Abschnitt 76 des Glieds 67 mit ver­ mindertem Durchmesser eingreift. Demgemäß bewirkt ein Anziehen der Mutter 75 auf das Glied 67 infolge der Reaktion über die ge­ neigten 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 abgeschlossen durch rückwärtige Hülsenmuttern 79, die an dem rückwärtigen, mit Ge­ winde 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 Faser den Ein­ tritt 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 Ober­ flächen 48 und 56 der transparenten Glieder 45 und 55 nach hinten gedrückt, wodurch die Enden der optischen Fasern 11 und 12 frei­ gelegt 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 Fasern innerhalb der Ausnehmungen zentrieren. Die überschüssige Länge jeder Faser wird aufgenommen in einer Aufnahmekammer 85 in der vorde­ ren Stopfenhülse 63.

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

Andererseits kann das optische Fluid 86 den gleichen Brechungs­ index wie derjenige der lichtdurchlässigen Glieder 45 und 55 haben. In diesem Fall ergibt sich keine Brechung an den Ober­ flächen 50 und 58 der Ausnehmungen, so daß die Kugeln 53 und 60 die einzigen Linsen sind. Solange daher die Hohlräume oder Aus­ nehmungen die Fasern 11 und 12 genau zentrieren und ihre Enden unter geeigneten Abständen von den sphärischen Linsen positio­ nieren, 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 Herstel­ lung des Verbinders leichter ist.

Der Verbinder kann gelöst werden, ohne daß die Fasern 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 ent­ fernt werden, wobei nur die kleinen sphärischen Linsen 53 und 60 frei liegen, aber nicht die Faserenden oder die Hohlräume für die Fluidlinsen. Daher kann der Verbinder unbegrenzt oft zu­ sammengefügt und getrennt werden, ohne daß seine Wirksamkeit darunter leidet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 weist der op­ tische Faserverbinder eine rohrförmige Aufnahme 87 auf, die iden­ tische Stopfenanordnungen 88 in ihren entgegengesetzten Enden auf­ nimmt. 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 dann 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 be­ schriebenen Ausführungsbeispiel, eine äußere kegelstumpfförmige Oberfläche 100 aufweist, die komplementär an einer inneren Ober­ fläche 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 ange­ ordnet 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 licht­ durchlässigen Glieds 99 an, wenn die Hülse in das rohrförmige Glied 90 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 kegel­ stumpfförmige 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 statt dessen unter einem bestimmten Abstand dieser gegenüber gehalten ist.

Die vordere Stopfenhülse 108 hat eine kegelstumpfförmige Ober­ fläche 109, die gegen eine ähnliche Oberfläche 110 im rückwär­ tigen Ende des lichtdurchlässigen Glieds 99 anliegt, und die Stopfenhülse 108 wird durch eine Druckfeder 111 gegen diese Oberfläche vorgespannt. Die optische Faser 112 wird axial in ihre Ausnehmung 113 gedrückt, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei das optische Fluid 86 einen Brechungs­ index haben kann, der entweder der gleiche wie derjenige des Glieds 99 ist, oder der unterschiedlich ist, um eine Fluidlinse 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 ge­ trennt ist, da die optischen Faserenden in ihren Linsenhohl­ räumen verbleiben.

Claims (10)

1. Optische Verbindungsvorrichtung für Lichtleitfasern

• - mit zwei lichtdurchlässigen Gliedern, die jeweils einen Hohlraum haben, der eine sich nach innen verjüngende Oberfläche und ein inneres Ende aufweist,
• - mit jeweils einer in dem Hohlraum aufgenommenen Lichtleitfaser, deren Ende in das innere Ende des Hohlraums ragt,
• - mit einem optischen Fluid in jedem der Hohlräume, das den Raum zwischen dem Ende der Lichtleitfaser und dem Ende des Hohlraums ausfüllt,
• - mit jeweils einer sphärischen Linse an dem dem Hohlraum entgegengesetzten Ende der lichtdurchlässigen Glieder,
• - und mit einer Einrichtung zum Positionieren und Halten der beiden lichtdurchlässigen Glieder derart, daß die sphärischen Linsen einen Abstand voneinander aufweisen und daß die Hohlräume mit den Licht­ leitfasern und die Linsen zueinander ausgerichtet sind,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Ende jeder Lichtleitfaser (11, 12; 112) an der sich verjüngenden Oberfläche (49, 57; 113) des Hohlraums (48, 56; 110) des zugehörigen lichtdurchlässigen Glieds (45, 55; 99) anliegt,
• - daß für jede Lichtleitfaser (11, 12; 112) eine Vorrichtung zum Vorspannen der Lichtleitfaser in den Hohlraum (48, 56; 110) hinein vorgesehen ist, so daß das Ende der Lichtleitfaser (11, 12; 112) durch die sich verjüngende Oberfläche (49, 57; 113) zentriert ist,
• - daß das optische Fluid (86) den gleichen Brechungsindex hat wie das jeweilige lichtdurchlässige Glied (45, 55; 99)
• - und daß jedes lichtdurchlässige Glied (45, 55; 99) an seinem dem Hohl­ raum (48, 56; 110) entgegengesetzten Ende eine Ausnehmung (51, 59; 105) hat, in der eine getrennte kugelförmige Linse (53, 60; 106) zentriert befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aus­ nehmungen (51, 59; 105) eine sich nach innen verjüngende Wand aufweist und daß die sphärischen Linsen (53, 60; 106) an diesen sich nach innen verjüngenden Wänden anliegen und dadurch positioniert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aus­ nehmungen (51, 59; 105) eine Innenwand (52, 61; 107) aufweist und daß die sphärischen Linsen (53, 60; 106) mit Abstand von dieser Innenwand angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Kleber (54) vorgesehen ist, der den Raum zwischen jeder der sphärischen Linsen (53, 60; 106) und der benachbarten Innenwand (52, 61; 106) einnimmt, um die sphärischen Linsen in den Ausnehmungen (51, 59; 105) zu sichern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nach innen verjüngenden Wände (51, 59) kegelstumpfförmig sind und daß die Innenwände (52, 61; 107) im wesentlichen radial liegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Positionieren der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55; 99) Elemente (23, 29; 90) aufweist, die je eine axiale Öffnung (41, 42 bzw. 43, 44 bzw. 101) mit entgegengesetzten Enden (24, 36) begrenzen, daß die Öff­ nungen (41, 42 bzw. 43, 44 bzw. 101) geneigte Wände (41 bzw. 43 bzw. 101) aufweisen, die sich jeweils von einem der Enden (24; 36) her nach innen verjüngen, wobei jeder der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55; 99) eine geneigte Oberfläche (46, 62; 100) hat, die komplementär an einer der sich verjüngenden Wände (41, 43; 101) anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Öff­ nungen (41, 42, 43, 44; 101) begrenzenden Elemente erste und zweite Glieder (23, 29; 90) aufweisen, von denen jedes eine der sich verjün­ genden Wände (41, 43; 101) aufweist, und daß die Glieder (23, 29; 90) voneinander trennbar sind, um eine Trennung der lichtdurchlässigen Glieder (45, 55; 99) und damit der Lichtleitfasern (11, 12; 112) vonein­ ander zu gestatten, ohne die Lichtleitfasern (11, 12; 112) aus den Hohlräumen (48, 56; 110) zu entfernen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich ver­ jüngenden Wände (41, 43; 101) kegelstumpfförmig ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurch­ lässigen Glieder (45, 55; 99) aus Kunststoff, insbesondere Polymethylpenten, hergestellt sind.