DE3518765A1

DE3518765A1 - Verbinder fuer optische fasern und damit verbundene bauteile

Info

Publication number: DE3518765A1
Application number: DE19853518765
Authority: DE
Inventors: George Frank Stone Mountain Ga. Deveau jun.; Calvin Max Lilburn Ga. Miller
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1984-08-03
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1986-02-13
Also published as: JPH0564766B2; CA1253373A; FR2568692A1; JPS6193415A; GB8512354D0; IT1185607B; IT8520954A0; GB2162959A; US4545644A

Description

Verbinder für optische Fasern und damit verbundene Bauteile

Die Erfindung bezieht sich auf Spleißstellen und Verbinder für optische Fasern.

Verbinder für optische Fasern und Spleißstellen, die nachfolgend unter dem gemeinsamen Begriff "Verbinder" behandelt werden, sind ein wesentlicher Teil von beinahe jedem Kommunikationssystem über optische Fasern. Beispielsweise können Verbinder dazu benutzt werden, Faserabschnitte zu größeren Längen zu vereinigen, oder Fasern mit aktiven Bauteilen , wie Strahlungsquellen, Detektoren, Verstärker, oder mit passiven Bauteilen, wie Schalter oder Dämpfungsglieder zu verbinden.

Ein neuer optischer Verbinder für Fasern ist in der US-Patentanmeldung 527 431 vom 29. August 1983 (Erfinder: T. D. Mathis und C. M. Miller und auf die Anmelderin übertragen) offenbart. Die obige Patentanmeldung, kurz als "Mathis" bezeichnet, offenbart einen optischen Faserverbinder, bei dem zwei Kapillarzylinder aus gezogenem Glas verwendet werden, die dazu dienen, die beiden Faserenden zu halten und die Ausrichtung dieser Enden mit einer einfachen Ausrichthülse ermöglichen. Dieser Verbinder arbeitet vollständig zufriedenstellend mit Multimodefasern, bei denen wegen ihres relativ großen Kerndurchmessers eine Ausrichtung innerhalb von wenigen um im allgemeinen annehmbar ist. Der Verbinder gibt auch häufig zufriedenstellende Ergebnisse mit Einzelmodefasern. Es ist jedoch festgestellt worden, daß es nicht immer einfach ist, Verbindungen mit sehr niedrigem Verlust zu erzielen, das ist in der Größenordnung von 0,1 dB oder weniger.

Herstellung von Einzelmodeverbindungen bedeutet typischerweise die aktive Ausrichtung der Faserenden. Bei bekannten Verfahren wird typischerweise ein Faserende relativ zum anderen verschoben, und zwar mittels einer Präzisionsstufe, bis eine Kopplung mit maximaler Energie über den Spalt zu beobachten ist, typischerweise mittels eines entfernt aufgestellten Detektors. Es ist verständlich, daß ein solches delikates Verfahren schwierig im Gelände auszuführen ist und ein hochgeschultes Personal erforderlich macht.

Verbindungen mit Einzelmodefasern können ganz leicht mit dem Mathis-Verbinder hergestellt werden, da mindestens ein relatives Kopplungsmaximum durch bloßes Drehen von Hand des einen Kapillarzylinders zum anderen hergestellt werden kann. Die relative Drehung der beiden Kapillarzylinder ändert typischerweise die relative Lage der innerhalb der Kapillaren gehaltenen Fasern, da die ■ Kapillarbohrung typischerweise nicht streng konzentrisch zur äußeren Zylinderoberfläche, der Bezugsoberfläche, ist. Ferner mag die Faser nicht streng innerhalb der Kapillaren zentriert sein, und der Faserkern mag nicht konzentrisch zur Fiber sein. Wenn die Gesamtexzentrizitäten der beiden zu verbindenden Faserenden identisch sind oder mindestens sich sehr nahe.kommen, dann kann eine Verbindung mit niedrigem Verlust durch bloßes Drehen des einen Kapillarzylinders zum anderen innerhalb der Ausrichtungshülse erzielt werden, bis die maximale Kopplung beobachtet wird. Dies^:ist.oft mit zueinander passenden Kapillarzylinderpaaren möglich, d.h. Zylindern von benachbarten Teilen des gleichen Kapillarrohrs. Aber selbst mit solchen angepaßten Paaren ist es nicht immer möglich, Verbindungen zu erzielen, deren Verluste kleiner als 0,1 dB sind, da zur Erzielung derartig.niedriger Verlustpegel typischerweise die Ausrichtung der Faserenden innerhalb von etwa 1 ym erforderlich ist.

Wegen der großen Vorteile, die Faserverbinder aus gezogenem Glas oder anderen ringartigen Strukturen bieten, nämlich niedrige Kosten, Einfachheit, Umwelt-

Stabilität und vielfache Verwendbarkeit, würde ein Verbinder aus gezogenem Glas oder anderen Kapillarzylindern, der nachfolgend zu Einfachmode-Faserverbindungen mit niedrigem Verlust führt, von beträchtlicher Bedeutung sein. Die Anmeldung offenbart einen solchen Verbinder, der ferner relativ einfach und leicht im Gelände eingebaut werden kann, der kein teures Präzisionsausrichtungsgerät erforderlich macht, robust ist und Temperaturwechsel gut verträgt.

Ein Verbinder gemäß Erfindung weist zwei Kapillarzylinder, eine Mehrzahl, vorzugsweise drei, Ausrichtstäbe, bestehend vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Kapillarzylinder, und eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung der ausgerichteten Kapillarzylinder in fester radialer und axialer Zuordnung zueinander auf. Die Ausrichtstäbe haben grundlegend zylindrische Gestalt, wobei typischerweise zwei Ausrichtstäbe jeweils eine Abflachung tragen, die sich von einem Ende über einen beträchtlichen Anteil (typischerweise eine Hälfte) der Länge des Stabs erstreckt. Die Anwesenheit dieser geeignet angeordneten Abflachungen ermöglicht die Ausrichtung der Faserenden innerhalb außerordentlich enger Toleranzen, wie nachfolgend beschrieben wird. Obzwar die nachfolgende Beschreibung der Erfindung sich häufig auf Kapillarzylinder aus gezogenem Glas bezieht, die als Faserendstücke dienen, ist dies nur als Beispiel gemeint. Endstücke der Art, wie sie in der Anwendung der Erfindung benutzt werden, können aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination von Materialien bestehen, einschließlieh Metall (spanabhebend bearbeitet), spritzpreßgeformter Kunststoff, spritzgußgeformter Kunststoff, Keramikglas und Metall mit Kunststoffeinsätzen. Die Wahl des Materials hängt typischerweise von Einzelheiten der Anforderungen an den Verbinder ab, beispielsweise maximal zulässiger Verlust, Umgebungseigenschaften, Robustheit und zulässige Kosten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Ausrichtstab, von vorne gesehen und in

schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Stab in Seitenansicht, in einer schematischen, perspektivischen Darstellung, Fig. 3 einen Verbinder gemäß Erfindung mit fortgelassenen Teilen in schematischer Darstellung,und Fig. 4 illustriert das Ausrichtungsprinzip , welches bei Verbindern gemäß Erfindung benutzt wird.

Ähnliche Merkmale in den Zeichnungen sind mit entsprechend ähnlichen Bezugszeichen versehen.

Wie bereits erwähnt, müssen sehr enge Toleranzen aufrecht erhalten werden, wenn Einzelmode-Faserverbindungen mit sehr niedrigem Verlust erhalten werden sollen. Die Tabelle I zeigt errechnete Verlustwerte als Funktion der Kernversetzung für Standardeinzelmodefasern von 8,5 um Kerndurchmesser. Dm eine Spleißung mit 0,1 dB Verlust oder weniger in einer solchen Faser zu erzeugen, ist es erforderlich, daß die beiden sich gegenüberstehenden Faserkerne axial innerhalb von etwa 0,7 um ausgerichtet sind. Da es sicherlich zu teuer und vielleicht sogar unmöglich ist, die entsprechenden Verbinderteile mit solchen Toleranzen herzustellen, wird die aktive Faserausrichtung als die allgemein angenommene Problemlösung angesehen. Der Einfachmodeverbinder gemäß Erfindung vereinfacht u.a.

das Ausrichtverfahren, da typischerweise nur die Drehung von im wesentlichen zylindrischen Bauteilen erforderlich ist, um die Ausrichtung zu erzielen.

Tabelle I
Signalverlust infolge Fehlausrichtung

Kernversetzung (um) Verlust (dB)

0,2 0,01

0,4 0,035

0,6 0,0 75

0,8 0,135

1.0 0,22

Die nachfolgende Besprechung ist aus Gründen der Spezifität für eine spezielle Art von Faserabschlußstück geführt, nämlich gezogene Glaszylinder. Dies ist nur beispielsweise gemeint, und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.

Der erfindungsgemäße Verbinder weist Kapillarzylinder aus gezogenem Glas auf, wobei die Fasern an richtiger Stelle in der Kapillarbohrung des Zylinders gehalten werden. Solche Zylinder, die Fertigkeiten zur Befestigung dieser mit einer Faser und die Verfahren zur Präparierung der Faserenden und der aneinander-stoßenden Zylinderseiten sind in Mathis beschrieben und werden deshalb hier nicht weiter erörtert.

Die gezogenen Glaszylinder können relativ leicht mit einem beinahe perfekten zylindrischen Querschnitt hergestellt werden, ferner auch mit dem gewünschten Verhältnis zwischen dem äußeren Zylinderdurchmesser und dem Durchmesser der Kapillarbohrung. Obwohl der äußere Durchmesser schwierig innerhalb enger Toleranzen zu halten ist, haben angepaßte Zylinderpaare typischerweise ©urchmesser, die im wesentlichen gleich sind und im großen und ganzen um weniger als 1 um voneinander abweichen. Ein Parameter, der sehr schwer eng zu steuern ist, ist die Exzentrizität des Faserkerns innerhalb des Kapillarzylinders. Als gesamte oder totale Exzentrizität (ε.) wird hier der Abstand zwischen der Zylinderachse (d.h. der Mittelpunkt der freien Endfläche des Zylinders) und dem Mittelpunkt des Kerns der Faser , die innerhalb der Kapillarbohrung des Zylinders gehalten wird, verstanden. e. besteht aus mindestens drei Bestandteilen, nämlich der Exzentrizität des Faserkerns innerhalb der Faser E₁, der Exzentrizität der Faser innerhalb der Kapillarbohrung ε₂ ^{und der} Exzentrizität der Kapillarbohrung innerhalb des Zylinders ε,. Die zwei unterschiedlichen Zylindern zugeordneten Exzentrizitäten werden durch Hochzahlen unterschieden. Die Gesamtexzentrizitäten zweier Faserkerne in einem Verbinder gemäß Erfindung sind typischerweise nicht gleich, kommen sich jedoch in Verbindern ziemlich

nahe, bei denen angepaßte Zylinderpaare verwendet werden, 1 2

^ε3

Eine weitere Exzentrizität, die bei der Erörterung

der Erfindung wesentlich ist ist der Versatz ε der

Ausrichtungsfestlegeeinrichtung, d.h. der Versatz zwischen den Achsen der beiden Kapillarzylinder in der Ausrichtungsf estlegeeinrichtung .

Die Erfindung ist darauf gerichtet, einen Einzelmodefaserverbinder des Mathis-Typs zu schaffen, der typischerweise durch einfaches Drehen eines oder beider Kapillarzylinder relativ zur Ausrichtfestlegeeinrichtung ausgerichtet werden kann, so daß die erhaltene Kernexzentrizität ε_ψ, d.h. der Versatz zwischen den beiden Faserkernen, kleiner als eine vorbestimmte Größe gemacht werden kann, typischerweise kleiner als etwa 1 um und vorzugsweise kleiner als etwa 0,7 μπι. Diese Aufgabe wird durch eine Ausrichtungsfestlegeeinrichtung gelöst, welche eine Mehrzahl (typischerweise drei) von im wesentlichen zylindrischen Ausrichtstäben aufweist, die eine Vielpunkt- - stütze der beiden Kapillarzylinder des Verbinders darstellen. Mindestens einige der Ausrichtstäbe (typischerweise zwei) tragen eine Abflachung, die sich von einem Ende über einen Teil der Länge des Stabes erstreckt. Diese Ausrichtstäbe mit der.Abflachung werden typischerweise in fester Zuordnung mit Bezug auf die Kapillarzylinder gehalten und erzeugen den Versatz ε der Ausrichtungs-

festlegeeinrichtung zwischen den Zylinderachsen.

Um einen Verbinder mit der größtmöglichen Temperaturstabilität zu erzielen, ist es vorteilhaft, äusricht— stäbe mit im wesentlichen dem gleichen thermischen Expansionskoeffizienten wie die Kapillarzylinder aus gezogenem Glas zu verwenden. Dies kann höchst einfach dadurch erzielt werden, daß die Ausrichtstäbe aus dem gleichen Material wie die Kapillarzylinder bestehen, d.h. Quarz oder PYREX.

Die Ausrichtstäbe haben vorzugsweise gleichförmigen, im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, sind im wesentlichen gerade und haben ebene Endflächen im rechten Winkel

zur Stabachse. Solche Stäbe können vorteilhaft von gezogenem Glas abgeschnitten werden. Die Abflachungen können an den Ausrichtstäben mit irgendeinem geeigneten Verfahren angebracht werden. Typischerweise wird Material entfernt, beispielsweise durch Schleifen,Polieren, Ätzen oder eine geeignete Form von Sandstrahlung.

Mit dem Ausdruck "Abflachung" wird keine

ebene Oberfläche verstanden, die notwendigerweise an dem zylindrischen Stab angebracht ist. Als bevorzugte Geometrie wird keine ebene Oberfläche , sondern eine gekrümmte Oberfläche verwendet, deren Krümmungsradius größer ist als der Radius des zylindrischen Stabes und der mehr oder weniger glatt in die Zylinderoberfläche einmündet. Eine solche Abflachung ist schematisch in Fig. 1 gezeigt, welche einen Ausrichtstab 10 in axialer Ansicht zeigt. Der Pfeil 11 stellt den Zylinderradius dar, der Pfeil

12 den mittleren Krümmungsradius der Abflachung und bei

13 ist der maximale Abflachungsversatz Ä ,dargestellt.

In Fig. 2 ist der Ausrichtstab 10 von der Seite gesehen, d.h. im wesentlichen senkrecht zur Stabachse. Wie sich aus der Darstellung ergibt, erstreckt sich die Abflachung auf ungefähr der halben Länge des Stabes. Es ist natürlich möglich, unsymmetrische Anordnungen zu verwenden, bei denen dies nicht der Fall wäre. Es ist aber wichtig, daß die Abflachungsgeometrie im wesentlichen konstant über der Länge der Abflachung ist, und speziell, daß die Abflachung im wesentlichen parallel zur Zylinderachse verläuft.

Bei dem erfindungsgemäßen Verbinder ist eine Mehrzahl von Ausrichtstäben rund um zwei Kapillarzylinder aus gezogenem Glas angeordnet, um eine Vielpunktstütze zu schaffen. Obzwar eine Vielzahl von Anordnungen möglich ist, einschließlich einer quadratischen, rechteckförmigen, fünfeckförmigen, sechseckförmigen und selbst unregelmäßigen, wird als die einfachste und stabilste Anordnung die Dreipunktunterstützung , typischerweise in symmetrischer Form, gehalten.

Die Gesamtheit der Kapillarzylinder und der Ausrichtstäbe muß in fester relativer Beziehung durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise eine Ausrichtungsfestlegeeinrichtung, behalten werden. Eine einfache elastische Befestigung ist als zufriedenstellend befunden worden. Ein exemplarischer Verbinder ist schematisch in Fig. 3 gezeigt, wobei Fasern 30, 30' in Glaszylinder 31 bzw. 31' eingefügt sind und darin durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise einen in ultraviolettem Licht aushärtenden Klebstoff, gehalten werden. Die Ausrichtstäbe 10 , 10' und 10" sind in den drei Ecken einer schellenartigen Klammer 33 (Fig. 4) angeordnet. Die Klammer 33 kann aus einem geeigneten elastischen Material bestehen, beispielsweise Berylliumkupfer, Federstahl, oder einer-spinodalen Legierung aus Cu-Nir-Sn. Die Klammer 33 dient zur Aufnahme der Ausrichtstäbe und der beiden gezogenen Glaszylinder und übt auf diese eine Lagefestlegungskraft aus. Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind die Ausrichtstäbe mit den Abflachungen so angeordnet, daß die abgeflachten Enden nach unterschiedlichen Richtungen zeigen, was als antiparallele Anordnung bezeichnet wird. Bei der Dreipunktanordnung der Fig. 3 muß der dritte Ausrichtstab 10" keine Abflachung aufweisen, und eine solche Ausbildung ohne Abflachung ist auch vorteilhaft. Bei Verbindern unter Verwendung von mehr als drei Ausrichtstäben können anal'og sich abwechselnde Abflachungsanordnungen verwendet werden. Ein Verbinder kann auch eine Einrichtung zur Anlage einer axialen Kraft auf die Kapillarzylinder aufweisen, um die freien Endoberflächen in Kontakt zu- halten. Solche Einrichtungen sind in Mathis gezeigt.

Eine geeignete Anordnung von Ausrichtstäben mit Abflachungen, d.h. eine Dreipunktanordnung, wie in Fig.3 gezeigt, ermöglicht die Herabsetzung des Faserkernversatzes ε, auf im wesentlichen Null, vorausgesetzt, daß der Abflachungsversatz Δ der Ausrichtstäbe von geeigneter Größe ist, innerhalb ziemlich weiter Grenzen. Nachfolgend wird eine lehrhafte Erläuterung des Prinzips

gebracht, die durch generelle Vernachlässigung zweidimensionaler Aspekte des Problems vereinfacht ist.

Es gilt wie zuvor: ε. = Exzentrizität des Kerns innerhalb der Faser, ε_ = Exzentrizität der Faser innerhalb der Kapillarbohrung und ε_ = Exzentrizität der Kapillarbohrung innerhalb des gezogenen Glaszylinders. ε bezeichnet die Gesamtexzentrizität des Faserkerns mit Bezug auf den Kapillarzylinder. Die Hochzahlen 1 und 2 beziehen sich auf die Fasern 1 und 2 und/oder die Kapillarzylinder 1 bzw. 2. ε ist der Versatz der Ausrich-

3.

tungsfestlegeeinrichtung und ε der Versatz des Faserkerns. Exzentrizitäten und Versatz werden als nicht negativ betrachtet.

εj. kann auf Null eingestellt werden, wenn 12 12

^et - ^et < \ < ^et ^{+ e}t ⁽¹⁾ *

Der Abflachungsversatz A₁ und A_? verbinden sich zur Erzeugung von ε . Beispielsweise: ε ~ 0,433 (A₁ + A₉) a a ι L.

im Fall einer gleichzeitigen Ausrichteklammer mit antiparallel ausgerichteten Stangen, derart, daß der jeweilige maximale Abflachungsversatz zum Mittelpunkt der gleichseitigen Klammer zeigt. Im allgemeinen gilt:

und Gleichung 1 kann wie folgt geschrieben werden

^ε1 ^{+ ε}2 ^{+ ε}3 " ^ε1 " ^ε2 " ^ε3 . 1 . 1 . 1 _L 2 - 2

^<ea

Wenn ein angepaßtes Paar von Kapillarzylindern verwendet wird, dann gilt:

1 2

(	und	^:3	ε, = ε	3'	2
1 ^	die	Gleichunc	^ε2
^ε1 ⁺	1	2
^ε2 "	^ε1 "
Typische	Werte

für

2 vereinfacht sich zu:

1 . 1 ^ 2 _A 2

a -j. ⁵I⁺^ ^{+ 5}I" ^ε2 ⁽³⁾

Typische Werte für _ε. + _E„ sind in der Größenordnung von 1 bis 2 um und von _ε_ in der Größenordnung von 5 bis 10 um Die obige Analyse zeigt somit, daß im typischen Fall geeignete Werte von _ε ungefähr 4 bis 10 um sind, woraus

3.

Δ. zu etwa 4,5 bis 11,5 um folgt. Es ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Verbinder beträchtliche Breiten in Δ.-aufnehmen kann. Typische Δ. sind jedoch geringer als etwa 25 um.

Das Ausrichtverhalten des erfindungsgemäßen Verbinders ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Kapillarzylinder 31 und 31' berühren jeweils die Abflachungen der Ausrichtstäbe 10 bzw. 10". Dies führt zu einem endlichen ε , wie durch Nichtkoinzidenz von 32 und 32' in

3.

Fig. 3 angedeutet ist, welches die jeweiligen Mittelpunkte der Zylinder 31 bzw. 31' darstellen. Geeignete Drehung von 31 und/oder 31' kann zu einer Ausrichtung der Faserkerne 30 und 30' führen, d.h. ε ,. = 0 , wie man sich anhand der Fig. 3 und 4 klarmachen kann. Die Zylinder stehen natürlich nur mit den abgeflachten oder mit den kreiszylindrischen Teilen der Ausrichtstäbe in Berührung und nicht gleichzeitig mit beiden, um die Verdrehung des Zylinders zu vermeiden.

Zusätzlich zu den in Fig. 3 und 4 gezeigten Bauteilen weist ein Verbinder gemäß Erfindung typischerweise noch andere Bauteile auf, beispielsweise Einrichtungen zur Aufrechterhaltung der aufeinander stoßenden Enden der Fasern in axial festgelegter Beziehung zueinander, und Verbinderbasen, um u.a. die beschichteten Fasern sicher mit Bezug auf den Verbinder zu halten. Solche Bauteile sind in Mathis dargestellt und werden deshalb hier nicht weiter diskutiert.

Eine große Vielzahl von unterschiedlichen Bauteilen kann zur Erzielung dieser und anderer Ziele verwendet werden, wie dies in speziellen Anwendungen und Ausführungsformen der Erfindung erforderlich sein kann. Unter den möglichen Ausführungsformen sind Drehsperr- und Einschraub-Verbinder der Art, wie sie für Koaxialkabelverbinder üblich sind. Weitere, ohne weiteres mögliche Varianten der Erfindung ist die Anwendung von indexangepaßtem Material zwischen den Faserenden und Festlegung durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise Klebstoff, der Glaskapillarzylinder und Ausrichtstäbe nach Ausführung

der Ausrichtung. Eine solche Festlegung kann jedoch zu unerwünschten Effekten unterschiedlicher Wärmedehnung führen und stellt im allgemeinen keine bevorzugte Lösung dar. Ein vervollständigter Verbinder kann natürlich auf einem Substrat befestigt werden, beispielsweise einer Montageplatte oder einem Gehäuse, oder er kann unbefestigt bleiben. Einrichtungen zur Befestigung sind dem Fachmann bekannt und beinhalten Magnete, Schrauben oder andere Befestigungsmaßnahmen.
Ausführungsbeispiel

Eine Verbinderbasis aus Polycarbonat wurde auf einen 13 mm langen, gezogenen PXREX-Kapillarzylinder von 2,5 mm Durchmesser mit Epoxiharz geklebt, das entkabelte Ende der standardbeschichteten Einzelmodefaser wurde durch Basis und Zylinder gefädelt, daran mit einem UV-härtenden Epoxiklebstoff befestigt, das vorstehende Faserende angerissen und abgebrochen und das Faserende und die Zylinderendoberfläche poliert. Die Bauteile und Verfahrensweisen waren im wesentlichen die gleichen wie in Mathis. Ein zweites Faserende wurde ähnlich präpariert. PYREX-Stangen von 2 mm Durchmesser und 10 mm Länge wurden als Ausrichtstäbe verwendet. Zwei der Stäbe wurden durch Schleifen von Hand mit gekrümmten Abflachungen der in Fig.1 gezeigten Art versehen, wobei der maximale Abflachungsversatz Δ etwa 8 um auf einer Länge von etwa 5 mm betrug. Die drei Ausrichtstäbe und die beiden gezogenen Glaszylinder wurden dann in eine geschlitzte Montageklammer aus Berylliumkupfer der in Fig. 4 gezeigten Ausbildung gefaßt, wobei der Spalt in der Klammer durch eine geeignete Zange ausgeweitet wurde. Die Klammer wurde aus einem 15 mil-Blech hergestellt, war 10 mm lang und erzeugte eine geschätzte Kontaktkraft von etwa 40 N zwischen den Glaszylindern und den Ausrichtstäben. Nachdem das entfernte Ende der einen Faser mit einer Standardlasersignalguelle von 1,3 um verbunden worden ist, wurde ein relatives Exzentrizitätsminimum durch Drehen von Hand des ersten Kapillarzylinders relativ zur Klammer dadurch festgestellt, daß die Intensität des Streulichts am

Verbinder beobachtet wurde . Nachdem das erste relative Minimum erreicht war, wurde ein zweites niedriges Minimum durch Drehen des zweiten Kapillarzylinders in einer Richtung um einen kleinen festen Betrag festgestellt und dann das Streulicht durch Drehen des ersten Zylinders minimalisiert. Dieses schrittweise Verfahren wurde mehrfach wiederholt, bis eine Lage gefunden wurde, in welcher ein Verbinderverlust von 0,05 dB festgestellt werden konnte. Die für die Ausrichtung des Verbinders erforderliche Zeit betrug etwa 2 min. Die Temperatur des Verbinders wurde fünfmal zwischen -40 und +80⁰C gewechselt, ohne daß eine merkliche Änderung des gemessenen Verlustes eintrat.

Wenn beim Ausrichtverfahren gemäß obigen Beispiels die Drehung des zweiten Zylinders in einer Richtung um einen kleinen Betrag nicht zu einem Minimum führt, das niedriger ist als das vorhergehende Minimum nach Drehen des ersten Zylinders, dann wird'der zweite Zylinder in der entgegengesetzten Richtung gedreht. Dieses Verfahren führt dann im allgemeinen in kurzer Zeit zu Verbindungen mit sehr geringem Verlustfaktor. Beispielsweise hatten 11 Verbinder gemäß obigem Beispiel einen durchschnittlichen Verlustfaktor von 0.,047 dB mit einer Varianz von 0,039 dB. Diese Ergebnisse wurden mit Fasern erhalten, die im wesentlichen identische Leuchtpunktgrößen aufwiesen.

Obwohl das oben beschriebene Ausrichtverfahren einfach und effektiv ist und. bevorzugt wird, sind weitere Verfahren möglich. Beispielsweise ist es möglich, weitere Freiheitsgrade durch Drehen eines oder mehrerer Ausrichtstäbe mit Abflachungen einzuführen, wobei ein Wert von A₁ zwischen 0 und der maximalen Abflachungsversetzung gewählt wird.

Claims

Patentansprüche

1 . Verbinder für optische Fasern mit folgenden Merkmalen:

a) ein erster und ein zweiter im wesentlichen zylindrischer Körper weisen eine im wesentlichen axiale Bohrung auf und werden als erster bzw. zweiter Kapillarzylinder bezeichnet, die jeweils in ihrer Bohrung ein abisoliertes Teil einer optischen Faser mit einem Ende der optischen Faser aufnehmen, wobei die Faser festgelegt in der Bohrung des Kapillarzylinders gehalten wird, jeder Kapillarzylinder mindestens eine freie Endfläche aufweist und das Ende der Faser fest in der Bohrung des Kapillarzylinders derart gehalten wird, daß dieses mit der freien Endfläche des Kapillarzylinders im wesentlichen fluchtet;

b) eine erste Einrichtung hält den ersten Kapillarzylinder in einer im wesentlichen festen radialen Beziehung relativ zum zweiten Kapillarzylinder , wobei die freien Endoberflächen sich gegenüberstehen, und

c) eine zweite Einrichtung hält den ersten Kapillarzylinder in einer im wesentlichen festen axialen Beziehung relativ zum zweiten Kapillarzylinder, gekennzeichnet durch

Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult Radedcestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

folgende- Maßnahmen:

d) die erste Einrichtung weist eine Vielzahl von Ausricht-'stäben (10, 10', 10") mit jeweils einem Radius auf;

mindestens ein Stab (10 bzw. 10') weist eine "Abflachung"auf, die sich vom ersten Ende des Stabes entlang eines wesentlichen Teils des Stabes erstreckt; eine "Abflachung"stellt einen Abschnitt des Stabes mit einem Krümmungsradius größer als der Radius des Stabes dar ;
die Differenz zwischen dem Radius des Stabes und dem minimalen radialen Abstand von der Stabachse zur Abflachung wird als 'maximale Versetzung"bezeichnet; die Ausrichtstäbe werden im wesentlichen in

festem Kontaktverhältnis mit dem ersten und zweiten Kapillarzylinder festgelegt.
2. Verbinder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstäbe (10, 10', 10") aus einem Material mit im wesentlichen dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Kapillarzylinderglas bestehen.
3. Verbinder nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstäbe (10, 10', 10") aus dem gleichen Material wie die Kapillarzylinder bestehen.
4. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtstäbe und die Kapillarzylinder in fester Kontaktbeziehung durch eine Einrichtung gehalten werden, die eine Aüsrichtungs-Pestlegeeinrichtung zum elastischen Drücken der Ausrichtstäbe an die Kapillarzylinder aufweist.
5. Verbinder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß drei Ausrichtstäbe (10, 10', 10") von im wesentlichen identischem Radius vorgesehen sind, wobei zwei Ausrichtstäbe jeweils eine Abflachung tragen, die sich auf ungefähr halbe Stablänge erstrecken.
6. Verbinder nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Ausrichtstäbe (10, 10") Abflachungen aufweisen, die antiparallel

ausgerichtet sind, d.h. mit ihren ersten Enden nach unterschiedlichen Richtungen zeigen.
7. Verbinder nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Versatz weniger als 25 pm beträgt.
8. Verbinder für Einzelmodefasern mit den Merkmalen a, b und c des Oberbegriffs des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:

d) die erste Einrichtung weist drei Ausrichtstäbe (10, 10', 10") mit jeweils einem Radius auf; alle Radien sind im wesentlichen gleich; zwei der Ausrichtstäbe (10, 10") weisen jeweils eine Abflachung auf, die sich vom ersten Ende des Stabes aus erstreckt, wobei eine Abflachung ein Abschnitt des Stabes mit einem Krümmungsradius darstellt, der größer ist als der Radius des Stabes;

die Abflachung erstreckt sich vom ersten Ende des Stabes auf ungefähr halber Stablänge, und

e) der Verbinder weist ferner eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Ausrichtstäbe in im- wesentlichen fester Anlage mit dem ersten und zweiten Kapillarzylinder sowie mit den beiden Ausrichtstäben auf, die antiparallel anzuordnende Abflachungen besitzen, d.h. mit deren ersten Enden , die nach entgegengesetzten Richtungen zeigen.
9. Eine erste optische Faser,verbunden mit einer zweiten optischen Faser mittels eines Verbinders für optische Fasern nach Anspruch 1.
10. Eine erste Einzelmode-optische Faser , verbunden mit einer zweiten Einzelmode-optischen Faser mittels eines Verbinders für optische Fasern nach Anspruch 8 .