DE3443693A1

DE3443693A1 - Optische steckverbindung mit zentrieranordnung und verfahren zur herstellung solcher zentrieranordnungen

Info

Publication number: DE3443693A1
Application number: DE19843443693
Authority: DE
Inventors: Günter Dr.rer.nat. 7000 Stuttgart Domann
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1986-06-05

Description

Optische Steckverbindung mit Zentrieranordnung und
Verfahren zur Herstellung solcher Zentrieranordnungen oie Erfindung betrifft eine optische Steckverbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Ausführung für die Verwendung in Systemen der optischen Nachrichter,übermittiungstechnik.
Eine Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 ist bereits aus der Druckschrift "ELECTRONICS LETTERS", Vol. 17, No. 22, PP 828 - 830, vom 29. Oktober 1981 bekannt. Bei der hier beschriebenen Zentrieranordnung sind die in V-förmige Nuten eines Siliziumchips eingelegten optischen Fasern von einem Glasplättchen abgedeckt und die beiden plattenförmigen Teile unter EinschluA einer Grundplatte mittels mehrerer, die seitzeichen Ränder der Anordnung übergreifender Federklammern aneinander befestigt Aus der DE-OS 32 26 020 ist eine Verbindungsanordnung für LichtwellenLeiter bekannt, die bei einem Ausführungsbeispiel aus einem harten Trägerkörper mit mehreren eingearbeiteten Nuten besteht, in welche die Lichtwellenleiter eingelegt und darin mittels einer Abdeckplatte fixiert sind. Zur schonenden Fixierung der Lichtwellenleiter und zum Ausqleich von Unregelmäßigkeiten im Bereich der Verbindunsstelle weist die Druckseite der Abdeckplatte eine nachgiebige Schicht in Form einer weichen Metallfolie auf, die aus Blei oder Silber bestehen kann.
In der DE-OS 32 26 025 ist ferner eine Verbindungsanordnung beschrieben, die aus einem Führungskörper mit prismatischer Führungsnut besteht. Die Führungsnut enthält die Enden von zwei miteinander zu kuppelnde Lichtleitfasern und eine aus weichem, unelastischem Material bestehende Abdeckung, die durch Verformung in die Führungsnut eingepreßt ist. Die Abdeckung kann aus Blei, Silber, Zinn, Wismut bzw. aus einer Legierung solcher Metalle hergestellt sein, oder auch aus einem unelastischein Kunststoff mit guten Kaltflußeigenschaften bestehen.
Bei diesen Anordnungen wird srets nur der Fasermantel der Lichtwellenleiter zentriert. Daher ergeben sich bei der Verwendung von Fasern mit fertigungsbedingt voneinander abweichenden Außendurchmessern transversale Versetzungen der Mittenachse um den gleichen Betrag, um den die Außendurchmesser variieren. Dies führt selbst dann zu untolerierbaren Koppelverlusten, wenn die Abweichungen der Außendurchmesser voneinander nur etwa + 3 um betragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steckverbindung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 die Zentrieranordnung zu verbessern, so daß verlustarme Kopplungen von optischen Fasern mit voneinander abweichenden Durchrressern möglich sind und ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Zentrieranordnungen anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 7 genannt. Das Verfahren zur Herstellung der Zentrieranordnungen ist im Anspruch 9 angegeben. Vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes und zweckmäßige Verfahrensausüburgen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Verschieene mit der Erfindung erzielbare Vorteile sind in der Beschreibung genannt.
Die Erfindung wird anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wie folgt näher beschrieben. fn den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den Ausschnitt einer mit optischen Fasern bestückten Zentrieranordnung in der Vorderansicht; Fig. 2 den Ausschnitt eines anderen Ausführungsbeispieles der Zentrieranordnung in der Vordera n s i c h In den Figuren 1 und 2 ist die für optische Steckverbindungen bestimmte Zentrieranordnung mit 1 bezeichnet.
Sie ist aus zwei identischen Platten 2 zusammengefügt, die jeweils wenigstens eine, vorzugsweise aber mehrere mit Abstand nebeneinander eingearbeitete Nuten 3 V-förmigen Querschnitts aufweisen. Bei dem Werkstoff der Platten 2 handelt es sich um Silizium, aus dem die Nuten 3 herausgeätzt sind. Vor dem spiegelbildlichen Zusammensetzen der Platten 2 werden die mit Nuten 3 versehenen Seiten mit Kunststoff beschichtet, wobei je eine dünne Filmschicht 4 mit einer Dicke von z.B. 3 bis 10 um aufgebracht wird, welche die Oberfläche der Platte 2 einschließlich ihrer Nuten 3 vollständig bedeckt. Die Schichtdicke des Films wird in Abhängigkeit der Differenz von minimalem und maximalem Durchmesser der üblicherweise verwendeten Fasern bestimmt. Das heißt, daß Fasern mit relativ kleinem Durchmesser von der elastischen Filmschicht 4 noch zentriert werden, Fasern mit relativ großem Durchmesser sie Seitenwände der Nut 3 noch nicht berühren. Das Auftragen der Filmschicht wird entweder durch Tauchen der Platten 2 oder Aufsprühen der Flüssigkeit vorgenommen. Zum Aufbringen der Filmschicht 4 kommen alle Materialien in Betracht, die auf dem SiLiziumsubstrat haften und elastische Eigenschaften besitzen, wie aushärtende Kleber, Lacke oder sich vernetzender Silikonkautschuk.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der elastischen Filmschicht 4 besteht in der Verwendung eines Klebers, der nach dem Auftragen zunächst nur vorgehärtet und erst nach dem Zusammenfügen der beiden Platten 2 ausgehärtet wird.
Nach dem Einlegen von optischen Fasern 5, 6 in die Nuten 3 einer Platte 2 wird die andere Platte aufgelegt, beide Platten zusammengedrückt und aneinander befestigt. Da die beiden Filmschichten 4 die gleiche Dicke und Elastizität haben, werten die in geringen Maßen unterschiedlich dicken Fasern 5, 6 hierbei an den vier vom Umfang der Fasern 5, 6 gerührten Stellen mehr oder weniger stark in das elastische Material eingedrückt, so daß die Zentrierung des mittelpunktes 7 der Fasern bezüglich der Nuten 3 erhalten bleibt. Die Hohlräume 8 zwischen Fasern 5, 6 und Nuten 3 werden anschließend zur dauerhaften Fixierung mit Kleber gefüllt. Die präzise Positionierung von zwei solcherart hergestellten Zentrieranordnungen 1, von denen in jeder Steckerhälfte eine untergebracht wird, geschieht -n bekannter Weise durch die Verwendung von in faserfrei Nuten 3 der Platten 2 eingelegte Paßstifte (nicht dargestellt).
Eine vereinfachte Ausfuhruny der Zentrieranordnung besteht darin, deß nur eine Nutenplatte (2) verwendet wird und als Abdeckplatte eine nutenfreie ebene Platte aufgelegt wird, die entsprechend mit einer elastischen Schicht versehen ist.
Bei dem in Fig. / dargestellten Ausführungsbeispiel der Zentrieranordnung 1 wird zur Herstellung der elastischen Filmschicht ein ichtempfindlicher Lack verwendet.
D;eser ese r erlaubt es, die Photolithographietechnik anzug wenden und der Filmschicht eine bestimmte Struktur zu geben, wie beispMelsweise die Form von schmalen sich in Längsr,chtung der Nut 3 erstreckenden Streifen. Von diesen ist 3uf jeder Seitenwand der Nut 3 einer angeordnet, so daß de Nutenoberfläche nur teilweise beschichtet ist. Der Nutengrund und der Randbereich der Nut 3 sind somit schichtfrei. Dies bietet den Vorzug, daß der zur abschließenden Fixierung von Fasern 5, 6 und Platten 2 einzubringende, Kleber direkt auf dem Silizium haftet, wodurch die Langzeitstabilität der Faserzentrierung und der Klebeverbindung verbessert wird.
Als Alternative zur Plattenbeschichtung der Zentrieranordnung 1 wird vorgeschlagen, die elastische Filmschicht auf die optische Faser 5, 6 aufzubringen, was ebenfalls durch Tauchen oder Aufsprühen vorgenommen werden kann.
Sowohl das Anfertigen der Zertrieranordnungen 1 als auch das Beschichten von Faserenden geschieht am Herstellungsort. Die hierfür verwendeten Materialien sind vorteilhaft preiswert, wodurch die Produkte sehr wirtschaftlich gefertigt werden können. Weil die Teile, bei denen es auf das Einhalten enger Toleranzen ankommt, am Fertigungsort produziert werden, ist die Montage von Steckern, wie Einlegen und präzises Fixieren der optischen Fasern 5, 6 in den Zentrieranordnungen 1 auch im Feld, z.B. im Kabeischacht moglich. Arbeiten, die eine große mechanische Präzision verlangen, sind dabei nicht mehr erforderlich. Dennoch wird wegen der verbesserten Zentrierung des jeweiligen Fasermittelpunktes, bei Fasern mit unterschiedlichen Außendurchmessern eine Reduktion optischer Koppelverluste erreicht. Steckverbindungen mit diesen Zentrieranordnungen zeichnen sich schließlich durch eine hohe mechanische und thermische Stabilität aus, da die Ausdehnungskoeffizienten des Quarzglases der Fasern 5, 6 und des Siliziums der Platten 2 sehr gut übereinstimmen.

Claims

Patentansprüche 1. Steckverbindung fur Lichtwellenleiter, bei der jede Steckerhälfte eine aus zwei Platten zusammengefugte Zentrieranordnung enthält, deren eine Platte als Grundplatte dient, die mit V-förmigen Nuten für die Aufnahme der optischen Fasern ausgebiLdet ist und deren andere Platte als Abdeckplatte dient, mit der die Fasern in den Nuten fixiert sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nuten (3) enthaltende Seite der Platte (2) wenigstens auf Teilen der Nutenoberfläche eine dünne, elastische Filmschicht (4) aus Kunststoff aufweist, und daß die Zentrieranordnung (1) aus zwei gleichen, mit Nuten (3) sowie elastischer Filmschicht (4) versehenen Platten (2) besteht.
2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche auf den sich zugekehrten Seiten der Platten (2) einschließlich ihrer Nuten (3) von der elastischen Filmschicht (4) vollständig bedeckt ist.
3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daf', die elastische Filmschicht (4) aus einem ausgehärteten Klebwerkstoff besteht.
4. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Filmschicht (4) aus einem ausgehärteten Lack besteht.
S. Steckverbindunq nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, d die elastische Filmschicht (4) die Form von sich in Längsrichtung der Nut (3) erstreckenden schmalen Streifen aufweist.
6. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daf! die eLastische Filmschicht (4) aus Silikonkautschuk besteht.
7. Steckverbindung fur LichtwelLenleiter, bei der jede Steckerhälfte eine aus zwei Platten zusammengefugte Zentrieranordnung enthält, deren eine Platte aLs GrundpLatte dient, die mit V-förmigen Nuten für die Aufnahme der optischen Fasern ausgebiLdet ist und deren andere FLatte als Abdeckplatte dient, mit der die Fasern in den Nuten fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte aus der gleichen Platte (2) besteht wie die GrundpLatte, unc daß die zwischen den Platten (2) in den V-förmigen Nuten (3) fixierten Fasern (5, 6) mit einem elastischen FiLm beschichtet sind.
8. Steckverbindung nach einem der Anspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den optischen Fasern (5, 6) und den Nuten (3) der Platten (2) vorhandenen Hohlräume (8) mit Kleber gefüllt sind.
9. Verfahren zum Herstellen von Zentrieranordnungen für optische Steckverbindungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung folgender Verfahrensschritte: a) Ätzen der Nuten (3) und Auftragen der elastischen Filmschichten (4) durch Tauchen der Platten (2) oder Aufsprühen der Filmschichten (4); b) Aushärten der Filmschichten (4) und Einlegen der optischen Fasern (5, 6) in die Nuten (3) einer Platte (2) mit danach erfolgendem Auflegen einer unbestückten Platte (2) auf die mit Fasern (5, 6) bestückte Platte (2); c) Fixieren der beiden Platten (Z) aneinander und Einbringen eines Klebers in die zwischen Fasern (5, 6) und Nuten (3) vorhandenen Hohlräume (8).
10. Verfahren zum Herstellen on Zentrieranordnungen nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der elastischen Filmschicht (4) ein Kleber verwendet wird, der nach dem Auftragen zunächst nur vorgehärtet und erst nach dem Zusammenfügen der beiden die Fasern (5, 6) enthaltenden Platten (2) ausgehärtet wird.