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Vorrichtung zur dichten Durchführung eines Lichtwellen-
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leiters Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dichten
Durchführung eines als Glasfaser ausgebildeten Lichtwellenleiters durch eine Außenwand
eines Gehäuses, wobei die Vorrichtung aus wenigstens zwei Durchführungsekementen
zusammensetzbar ist, von denen ein erstes in die Außenwand einsetzbar und ein zweites
durch das erste halterbar ist und wobei die im Innern der Durchführungselemente
geführte Glasfaser mittels einer Lötverbindung mit einem der Durchführungselemente
dicht verbindbar ist, insbesondere für Sende- und/oder Empfangsvorrichtungen der
elektrooptischen Nachrichtenübertragungstechnik mit einer elektrische Schaltmittel
enthaltende Anordnung, die in einem Gehäuse untergebracht sind.
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Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE-OS 32 44 867 bekannt.
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Eine hermetisch dichte Durchführung der Glasfaser durch eine Außenwand
des Metall gehäuses ist bei Sende-und/oder Empfangsvorrichtungen der elektrooptischen
Nachrichtenübertragungstechnik insbesondere im Hinblick auf eine Verwendung ungeschützter
Halbleiterbauelemente im betreffenden Schaltungsmodul mit optisch gekoppeltem, durch
eine Glasfaser gebildeten Lichtwellenleiter erforderlich.
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Bei der aus der DE-OS 32 44 867 bekannten Vorrichtung ist in die Außenwand
des Metallgehäuses zur hermetisch dichten Durchführung der Glasfaser ein metallenes
Rohr eingesetzt. Auf das Rohr ist ein metallenes, muffenförmiges Verbindungsstück
aufgesetzt, das auf seiten des größeren Innendurchmessers mit der Außenfläche des
Rohres und auf seiten des kleineren Innendurchmessers mit der durch das Verbindungsstück
und durch das Rohr hindurchgeführten und wenigstens im Bereich des Verbindungsstückes
metallisierten Glasfaser mittels einer Lötverbindung hermetisch dicht verbunden
ist.
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Bei der Montage wird das Verbindungsstück zuerst an der Glasfaser
angelötet. Daraufhin werden die vorbereitete Glasfaser in das Rohr eingefädelt,
das Verbindungsstück über das Rohr geschoben und das Verbindungsstück nach Justierung
und Fixierung der Glasfaser mit dem Rohr flußmittelfrei verlötet.
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Eine dichte Durchführung einer Glasfaser für Sende- und/ oder Empfangsvorrichtungen
der elektrooptischen Nachrichtenübertragungstechnik mit einer elektrische Schaltmittel
enthaltenden Anordnung, die in einem Gehäuse untergebracht sind, geht ferner aus
TELCOM-Report 6 (1983), Beiheft "Nachrichtenübertragung mit Licht, Seite 93 hervor.
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Insbesondere dann, wenn die Glasfaser mit einem sehr empfindlichen
Taper, bzw. mit einem konisch zulaufenden Glasfaserende mit punktförmiger Linse
versehen ist, ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Glasfaser ohne Beschädigung
durch die kleine Öffnung im Durchführungselement hindurchgeführt wird. Dies wird
dadurch erschwert, daß die Öffnung wegen der Herstellung einer
flußmittelfreien,
hermetisch dichten Lötung zwischen Glasfaser und Gehäuse nur wenig größer sein darf
als die Glasfaser.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art und ein Verfahren zur hermetisch dichten Durchführung mit Hilfe der Vorrichtung
anzugeben, die es gestatten, die Glasfaser mit möglichst einfachen Mitteln und auf
möglichst einfache Weise in ein in eine Gehäusewand einsetzbares Durchführungselement
einzufädeln. Außerdem soll sich die Glasfaser ohne Beeinträchtigung durch die Durchführungsvorrichtung
in bezug auf ein Gegenstück, gebildet durch eine Laserdiode, eine Fotodiode, eine
weitere Glasfaser oder dergleichen leicht justieren und nach der Justsierung mit
dem Durchführuncselement hermetisch dicht verbinden lassen. Insbesondere soll die
Möglichkeit bestehen, im Bedarfsfall einen Schutzschlauch zu haltern und/oder eine
Zugentlastung vorzusehen.
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Gemäß der Erfindung wird die Vorrichtung zur Lösung dieser Aufgabe
derart ausgebildet, daß das erste Durchführungselement ein sich an einen Flansch
anschließendes konusförmig zulaufendes, mit einer Öffnung versehenes Ende hat und
mit dem Flansch derart in die Außenwand einsetzbar ist, daß das konusförmige Ende
in den Innenraum des Gehäuses hineinragt, und daß in das konusförmig zulaufende
Ende des ersten Durchführungselementes das als konusförmiges Führungsteil ausgebildete
und mit einer axialen zylindrischen Ausnehmung zur Führung der Glasfaser versehene
zweite Durchführungselement formschlüssig einsetzbar und mit einer Fixiervorrichtung
fixierbar ist.
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Insbesondere wird dabei die Glasfaser, die wenigstens im Bereich der
Lötstelle bereits vor dem Lötvorgang metallisiert ist, durch Löten mit dem ersten
Durchführungselement hermetisch dicht verbunden. Das erste Durchführungselement
besteht vorzugsweise aus Metall, das zweite Durchfuhrungselement insbesondere aus
Kunststoff.
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Durch die genannten Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die Glasfaser
in besonderem Maße gegen Beschädigungen des Tapers beim Einfädeln geschützt ist
und nach dem Justieren des Tapers und Fixieren der Glasfaser in Nähe des Tapers
nur die kleinflächige Lötverbindung im Innern des ersten Durchführungselementes
hergestellt zu werden braucht.
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Das konusförmige Führungsteil kann nach Einsetzen in das erste Durchführungselement
z.B. mittels einer Klebverbindung fixiert werden. Dabei ist allerdings darauf zu
achten, daß die Glasfaser nicht von Klebstoff erfaßt und somit frei beweglich bleibt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht andererseits darin, daß das erste
Durchführungselement auf der Seite, die dem konusförmig zulaufenden Ende abgewandt
ist, mit einem Innengewinde versehen ist und daß das konusförmige Führungsteil mittels
einer mit wenigstens einer axialen zylindrischen Ausnehmung versehenen Hohlschraube
fixierbar ist, deren Gewindestück in das Innengewinde paßt.
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Zweckmäßigerweise ist zwischen dem ersten Durchführungselement und
der Hohlschraube ein federnder Ring angeordnet, so daß sich der Kopf der Hohlschraube
im hineingedrehten Zustand der Hohlschraube kraftschlüssig an eine Stirnseite des
ersten Durchführungselementes anlegen kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Schraubenkopf an seiner der
Außenwand abgewandten Seite mit einem hohlzylindrischen Ansatz zur Aufnahme eines
Schutzschlauches versehen, so daß er in vorteilhafter Weise in der Lage ist, einen
Schutzschlauch, der über die mit einem sogenannten Coating versehene Glasfaser geschoben
wird, aufzunehmen und festzuhalten.
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Zweckmäßigerweise weist die Hohlschraube zwei zylindrische Ausnehmungen
auf, derart, daß sich an die erste Ausnehmung, die das Gewindestück und wenigstens
einen Teil des Schraubenkopfes umfaßt, die zweite Ausnehmung größeren Durchmessers
anschließt, die sich wenigstens innerhalb eines Teiles des Ansatzes erstreckt.
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Sieht man in Weiterbildung der Erfindung im Kopf der Hohlschraube
eine Öffnung vor, die den Innenraum mit dem Außenraum verbindet und zum Einfüllen
von Klebstoff verwendet werden kann, so läßt sich ein als Zugentlastung dienendes
Kunststoff-Gewebe so mit der Vorrichtung verbinden, daß auch starke Zugkräfte am
Schutzschlauch nicht auf die Glasfaser gelangen können. Die Öffnung verläuft vorzugsweise
in radialer Richtung, so daß sich ein besonders kurzer Weg für den einzufüllenden
Klebstoff ergibt.
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Zweckmäßigerweise ist die Öffnung zwischen dem Ende des in das erste
Durchführungselement eingesetzten Führungsteils und dem Ansatz angeordnet, wobei
zwischen einem aus Fasern bestehenden und zur Zugentlastung dienenden Teil des Schutzschlauches
ein Dichtungsring angeordnet ist, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser
des Schraubenkopfes eine Spielpassung bildet und der eine Ausnehmung zur Aufnahme
der zur Zugentlastung
dienenden Fasern aufweist. Der zur Zugentlastung
dienende Teil des Schutzschlauches besteht vorzugsweise aus mehreren Lagen von Kunstfasergewebe,
die zwischen einem inneren und einem äußeren Kunststoffschlauch angeordnet sind.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zur hermetisch dichten Durchführung einer
Glasfaser, die mit einem Coating und mit einem wenigstens zum Teil aus Kunststoffgewebe
bestehenden Schutzschlauch versehen ist, besteht in Weiterbildung der Erfindung
darin, daß das erste Durchführungselement mit seinem Flansch in die Seitenwand des
Gehäuses eingesetzt und mit der Seitenwand dicht verbunden wird und daß die Glasfaser
an ihrem einen Ende auf einer vorgegebenen Länge vom Coating befreit und mit einem
Taper versehen wird und außerhalb des Gehäuses mit dem anderen Ende in das Führungsteil
eingefädelt und so weit durch das Führungsteil hindurchgezogen wird, daß sich der
Taper im Führungsteil befindet und daß das Führungsteil in das erste Durchführungselement
eingesetzt und mittels der Hohlschraube befestigt wird und daß die Glasfaser durch
die Öffnung geschoben, justiert, fixiert und an der Öffnung durch Löten befestigt
wird.
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Verwendet man bei einem derartigen Verfahren eine Vorrichtung, bei
der im Kopf der Hohlschraube eine in radialer Richtung verlaufende Öffnung vorgesehen
ist, die den Innenraum mit dem Außenraum verbindet, so wird bei der Montage der
Vorrichtung zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß am vorderen Ende des Schutzschlauches
die Kunststoffasern freigelegt und mittels des Dichtungsringes zusammengefaßt werden
und daß insbesondere nach Einsetzen des Dichtungsringes in das erste
Durchführungselement
und nach Einschieben des Schutzschlauches in den Schraubenkopf durch die Öffnung
Klebstoff in das Innere des Schraubenkopfes eingefüllt wird.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zur hermetisch dichten Durchführung einer
Glasfaser, die mit einem Coating versehen ist, besteht ferner darin, daß die Glasfaser
an ihrem einen Ende auf einer derartigen Länge vom Coating befreit wird, daß sich
das Coating nach der Montage im Innern des Führungsteils bis in die Nähe der an
der Spitze befindlichen Öffnung erstreckt und daß der Innendurchmesser des Führungsteils
derart bemessen ist, daß sich die Glasfaser mit Coating im Führungsteil gerade noch
sicher verschieben läßt.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Lasermodul mit einer in eine Gehäusewand eingesetzten
Vorrichtung zur hermetisch dichten Durchführung der Glasfaser und Fig. 2 eine Vorrichtung
zur Durchführung einer Glasfaser.
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Die Fig. 1 zeigt ein Lasermodul für Einrichtungen der elektrooptischen
Nachrichtenübertragungstechnik. Das Lasermodul besitzt das Gehäuse 1, das sich mit
Hilfe des Deckels 13 hermetisch dicht verschließen läßt und das dann vorzugsweise
mit Luft gefüllt ist.
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Die als Lichtwellenleiter dienende Glasfaser 8 ist an die Laserdiode
9 optisch angepaßt. Die Glasfaser 8 ist im Bereich zwischen der Seitenwand 11 und
der Laserdiode 9 nicht mit einem Schutzrohr versehen. Sie verläuft von
der
Laserdiode 9 über die Befestigungsstelle 10 zum Durchführungselemenbt 2, das in
der Seitenwand 11 des Gehäuses 1 angebracht ist. An der Befestigungsstelle 10 ist
die Glasfaser 8 mit dem Träger 12 fest verbunden.
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Weitere Einzelheiten der Durchführungsvorrichtung gehen aus Fig. 2
hervor.
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Das Durchführungselement 2 ist mit dem Flansch 24 in die Seitenwand
11 eingesetzt. An den Flansch 24 schließt sich ein konusförmig zulaufender Hohlkörper
23 an, dessen Ende 22 mit einer Öffnung 21 versehen ist. Der konusförmige und dünnwandige
Hohlkörper 23 ragt in den Innenraum des Gehäuses 1 hinein. Er hat einen großen Wärmewiderstand.
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Im konusförmigen Hohlkörper 23 befindet sich das konusförmige Führungsteil
3. Es ist in den Hohlkörper 23 formschlüssig eingesetzt und mit einer axialen zylindrischen
Ausnehmung versehen, die zur Führung der Glasfaser 8 dient. Als Fixiervorrichtung
zur Fixierung des Führungsteils 3 im Durchführungselement 2 dienen der federnde
Ring 4 und die Hohlschraube 5.
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Das erste Durchführungselement 2 ist in dem Teil, der auf der Außenseite
des Gehäuses 1 vorsteht, mit dem Innengewinde 25 versehen. Das konusförmige Führungsteil
3 ist mittels der Hohlschraube 5 fixiert, deren Gewindestück 51 in das Innengewinde
25 gedreht ist. Zwischen dem ersten Durchführungselement 2 und der Hohlschraube
5 ist der federnde Ring 4 angeordnet, so daß die Hohlschraube 5 gegen Verdrehen
gesichert ist und der Kopf 52 der Hohlschraube 5 kraftschlüssig an einer Stirnseite
des ersten Durchführungselementes 2 anliegt.
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Die Hohlschraube 5 ist mit zwei in axialer Richtung aufeinander folgenden
zylindrischen Ausnehmungen 54 und 55 versehen.
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Der Schraubenkopf 52 hat an seiner der Außenwand 11 abgewandten Seite
den hohlzylindrischen Ansatz 56, der zur Aufnahme des Schutzschlauches 7 dient.
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Die Ausnehmung 54 erstreckt sich im Gewindestück 51 und in einem Teil
des Schraubenkopfes 52. Die Ausnehmung 55 hat einen größeren Durchmesser als die
Ausnehmung 54 und befindet sich im Ansatz 56. Sie erstreckt sich vom äußeren Ende
der Hohlschraube 5 bis kurz vor den Übergang zum Kopf 52.
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Im Kopf 52 der Hohlschraube 5 ist die in radialer Richtung verlaufende
Öffnung 53 vorgesehen, die den Innenraum mit dem Außenraum verbindet. Diese Öffnung
53 ist ungefähr in der Mitte zwischen dem Führungsteil 3 und dem Ansatz 56 angeordnet.
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Zwischen dem Hüllschlauch bzw. Schutzschlauch 6 und dem Führungsteil
3 befindet sich die Dichtung 30, die die Form eines Hohlzylinders hat. Außen paßt
sie in die Ausnehmung 54; innen ist der mit dem Coating 81 versehene Lichtwellenleiter
8 frei beweglich geführt. Im Bereich zwischen der Dichtung 30 und dem Ansatz 56
sind die Kunststoffasern 6 des Schutzschlauches 7 freigelegt. Die Kunststoffasern
6 sind an ihrer Stirnseite in eine hohlzylindrische Ausnehmung der Dichtung 30 eingesetzt.
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Bei der Montage der Vorrichtung wird zunächst das Durchführungselement
2 in das Gehäuse 1 hermetisch dicht eingesetzt. Das Durchführungselement 2 besitzt
ein konisch
zulaufendes Ende, das an der Spitze des Konus mit der
Öffnung 21 versehen ist. Durch'diese Öffnung 21 muß die Glasfaser 8 mit dem sehr
empfindlichen Taper 80 durchgefädelt werden. Beim Durchfädeln darf die Spitze des
Tapers 80 die Wandung der Öffnung 21 nicht berühren, da sie sonst verschmutzt oder
verkratzt wird oder gar abbricht.
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Das konusförmig zulaufende Ende dient zusammen mit dem Führungsteil
3 in folgender Weise als Einfädelhilfe: Die vom Coating 81 teilweise befreite Glasfaser
8 wird außerhalb des Gehäuses 1 rückwärts von der konischen Seite her in das Führungsteil
3 eingezogen, soweit, bis der Taper 80 im Führungsteil 3 voll verschwunden ist.
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Der Taper 80 ist somit geschützt. Nun wird das Führungsteil 3 - ohne
den Taper 80 relativ vom Führungsteil 3 zu verschieben - zusammen mit dem federnden
Ring 4 in das Durchführungselement 2 eingesetzt und mit Hilfe der Hohlschraube 5
verschraubt. Dabei zentriert sich das Führungsteil 3 im Konus bzw. konischen Hohlkörper
23.
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Jetzt kann die Glasfaser 8 durch die Öffnung 21 in das Gehäuse 1 geschoben
werden. Infolge der vergleichsweise großen Länge des Führungsteils 3 berührt auch
bei Schräglage der Glasfaser 8 der Taper 80 die Wandungen nicht.
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Nach der Justierung und Befestigung der Glasfaser 8 an der Befestigungsstelle
10 und Anbringen der hermetisch dichten Lötstelle 20 an der Öffnung 21 wird der
Schutzschlauch 7 in die Hohlschraube 5 eingeschoben. Er ist an seinem vorderen Ende
so präpariert, daß die Kunststoff-,
insbesondere Kevlarfasern 6
auf eine vorgegebene Länge freigelegt und an ihrem vorderen Ende mittels eines Ringes
bzw. der Dichtung 30 zusammengefaßt sind. Der Außendurchmesser des Dichtungsringes
30 bildet mit dem Innendurchmesser der Ausnehmung 54 und der Hohlschraube 5 eine
Spielpassung. Der Dichtungsring 30 verhindert das Vordringen des Klebers 50 bis
zum Führungsteil 3, so daß die Beweglichkeit der Glasfaser 8 im Innern der Vorrichtung
voll erhalten bleibt.
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Der Kleber 50 stellt nun eine feste Verbindung zwischen den Kunststoffasern
6 und der Hohlschraube 5 dar, so daß Zugkräfte von den Kunststoffasern 6, der Schraube
5, dem Durchführungselement 2 und dem Gehäuse 1 aufgenommen werden und die mit dem
Coating 81 versehene Glasfaser 8 völlig kräftefrei bleibt. Der Kleber dringt auch
in den Spalt ein, der sich zwischen dem Schutzschlauch 7 und dem Ansatz 56 befindet,
so daß zugleich der Schutzschlauch 7 befestigt ist.
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Die Glasfaser 8 ist mit einem sogenannten ACC-Coating bzw. einem Glasfaserschutz
aus weichem Material versehen. Zwischen der Glasfaser 8 und dem Schutzschlauch befindet
sich ein Spielraum, in dem die Glasfaser 8 frei beweglich ist. Ein innerer Kunststoffschlauch,
der z.B.
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aus Aramid besteht, bildet eine innere Begrenzung der mehrlagigen
Kunststoffasern 6, die z.B. in fünf Lagen angeordnet sind und zur Zugentlastung
dienen. Die Fasern bestehen aus einem möglichst wenig dehnbarem Material, z.B. aus
Kevlar. Als äußerer Schutz für die Kunststoffasern 6 dient der Polyuretan-Schlauch
7.
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Bei einem bevorzugten Anwendungsfall betragen die
Durchmesser
für die Glasfaser 0,125 mm, für das ACC-Coating 0,25 mm, für den inneren Kunststoffschlauch
0,65 mm, für die Kunststoffasern 1,5 mm und für den äußeren Schutzschlauch 2 mm.
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10 Patentansprüche 2 Figuren