DE3608053A1 - Verbindungselement fuer mehrere in einer reihe angeordnete lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement für mehrere Lichtwellenleiter die in Zentrierrillen auf zwei Trägerkörpern fluchtend angeordnet sind, deren die Stoßstellen der Lichtwellenleiter enthaltende Trenn­ stelle seitlich durch überbrückende Führungselemente überdeckt ist, wobei Fixierungsmittel für den Zusammen­ halt der Trägerkörper und der Führungselemente vorgese­ hen sind.

Ein Verbindungselement dieser Art ist aus der DE-A1 34 08 783 bekannt. Dabei sind an den Führungsele­ menten Profilkörper vorgesehen, wobei die Führungsele­ mente und die Profilkörper einstückig hergestellt sind. Diese Profilkörper ergeben die genaue Ausrichtung der Stirnflächen der Lichtwellenleiterfasern und müssen deshalb mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.

Wenn eine einteilige Grundplatte verwendet wird, welche die beiden, seitlich rechts und links von der eigentli­ chen Spleißstelle verlaufenden Führungselemente mit um­ faßt, dann muß deren gegenseitige Zuordnung so erfolgen, daß nicht nur der Querschnitt des Profilkörpers selbst die gewünschte Form mit hoher Toleranzgenauigkeit ein­ hält, sondern auch die gegenseitige Zuordnung der beiden Führungselemente zueinander muß den richtigen Wert auf­ weisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für ein Verbindungselement zu schaffen, bei dem ohne allzugroße Toleranzanforderungen dennoch eine hohe Genauigkeit bei der Ausrichtung der Lichtwellenlei­ ter-Spleißstellen gewährleistet wird. Gemäß der Erfin­ dung wird dies bei einem Verbindungselement der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Führungselemente nur in Teilbereichen an einer gemeinsamen Grundplatte fixiert sind.

Da die Führungselemente als selbständige Bauteile ausge­ bildet und auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind, kann die Herstellung der Grundplatte selbst ohne Toleranzanforderungen erfolgen. Die notwendigen Tole­ ranzwerte werden allein von den Führungselementen einge­ halten, und da diese nur in Teilbereichen an der Grund­ platte 12 befestigt sind, ist ihre gegenseitige Zuord­ nung weitgehend unproblematisch, weil die freien Berei­ che auf jeden Fall zu einer Rastung führen. Das bedeu­ tet, daß der Abstand der Führungselemente zueinander ohne besondere Toleranzanforderungen relativ grob einge­ stellt werden muß, was bei der Herstellung eine entspre­ chende Vereinfachung darstellt.

In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, die Führungs­ elemente lediglich in sehr kleinen Teilbereichen, bevor­ zugt nur an ihren Endseiten an der Grundplatte zu fixie­ ren, weil dadurch im Spleißbereich, welcher im wesentli­ chen in der Mitte der Führungselemente verläuft, prak­ tisch keine Kräfte auftreten. Der Spleißbereich selbst wird also durch die etwaige nicht ganz genau ausgerich­ tete Anordnung der Führungselemente bezüglich der zugehörigen Führungsrillen nicht beeinflußt.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfol­ gend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:.

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung den Aufbau eines Verbindungselementes und

Fig. 2 in Seitenansicht ein fertig montiertes Verbin­ dungselement,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung die Anordnung der Profilkörper auf der Grundplatte und

Fig. 4 den Eingriff der Profilkörper in die Führungs­ rillen in vergrößerter Darstellung.

In Fig. 1 ist im fertig montierten Zustand ein zwei Trägerkörper 1 und 2 enthaltendes Verbindungselement 27 gezeigt, dessen Grundplatte 12 teilweise ausgeschnitten ist, um den Aufbau im Inneren sichtbar zu machen.

Es werden zunächst die beiden identischen Trägerkörper 1 und 2 betrachtet, die an der gemeinsamen Trennstelle 5 mit ihren Stirnseiten aneinanderstoßen. Jeder dieser Trägerkörper 1 bzw. 2 besteht vorteilhaft aus einem ätzbaren Material wie zum Beispiel Silizium, so daß nach einem geeigneten Ätzverfahren Zentrierrillen 4 eingear­ beitet werden können. Diese Zentrierrillen 4 dienen der Aufnahme und Zentrierung der abgemantelten Lichtwellen­ leiter 10. Am Ende der Zentrierrillen 4 befindet sich eine ausgeätzte Ausnehmung 6, die sich über die ganze Breite der Zentrierrillen 4 erstreckt und somit allen Lichtwellenleitern 10 samt ihren Umhüllungen 11 gemein­ sam Platz bietet. Die Zentrierrillen 4, sowie die Aus­ nehmung 6 jedes Trägerkörpers 1 und 2 werden nach Ein­ lage der Lichtwellenleiter jeweils von einer Abdeck­ platte abgedeckt, die zweckmäßigerweise mit dem Träger­ körper 1 bzw. 2 verklebt wird. Im vorliegenden Bei­ spiel ist nur die Abdeckplatte 3 für den Trägerkörper 1 dargestellt, während die Abdeckplatte für den Träger­ körper 2 weggelassen ist. Der zur Fixierung der Licht­ wellenleiter 10 dienende Kleber wird von der Stirnseite 5 der Trägerkörper 1 bzw. 2 her eingebracht. Infolge der Kapillarwirkung der Zentrierrillen 4 und durch den engen Spalt zwischen Abdeckplatte 3 und Trägerkörper 1 bzw. 2 dringt der Kleber ins Innere vor und verklebt auf diese Weise Trägerkörper, Abdeckplatte und Lichtwellen­ leiter miteinander. Die Ausnehmung 6 wird zweckmäßig an­ schließend ebenfalls mit Klebematerial aufgefüllt. Auf diese Weise entstehen Anschlußeinheiten, die an der Stirnseite (d.h. bei der Trennstelle 5) geschliffen und poliert werden können. Für eine derartige Verbindungsan­ ordnung können zum Beispiel zwölf Zentrierrillen 4 ne­ beneinander angeordnet werden, die hier zum Beispiel in gegenseitigem Abstand von 0,5 mm parallel zueinander verlaufen. Die Länge der Zentrierrillen 4 beträgt zum Beispiel etwa 5 mm.

An den beiden seitlichen Rändern der Trägerkörper 1 bzw. 2 sind als Führungen dienende Zusatzrillen 8, ebenfalls wie die Zentrierrillen 4 eingeätzt und verlaufen paral­ lel zu diesen. Es ist auf jeder Seite mindestens eine Zusatzrille 8 vorzusehen, in vorliegenden Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 sind zwei dargestellt. Diese Zu­ satzrillen 8 dienen zur Ausrichtung der beiden bestück­ ten Trägerkörper 1 und 2, denn in diese Zusatzrillen 8 werden Führungselemente 7 mit angepaßten entsprechend vorspringenden Profilen 9 eingefügt. Diese Führungs­ elemente 7 überbrücken die gemeinsame Trennstelle 5, so daß beide Trägerkörper 1 und 2 und damit auch die Zen­ trierrillen 4 aufeinander fluchtend ausgerichtet werden. Die Führungselemente 7 sind an einer gemeinsamen, den gesamten Spleißverbinder überdeckenden Grundplatte 12 befestigt. Die Zusatzrillen 8 sind, wie anhand von Fig. 3 und 4 noch näher erläutert wird, zweckmäßigerweise von trapezförmigem Querschnitt und sind den Profilen 9 der Führungselemente 7 so angepaßt, daß eine Berührung nur längs der beiden Seitenflächen der Profile 9 erfolgt. Sie befinden sich in einigem Abstand seitlich von den Zentrierrillen 4, um eine Benetzung mit Kleber zu ver­ hindern. Durch die gemeinsame Ätzung und anschließende Trennung der beiden Trägerkörper 1 und 2 ist eine sehr hohe Genauigkeit der gesamten Verbindungsanordnung zu erreichen. Diese Trägerkörper 1 bzw. 2 besitzen Abmes­ sungen von etwa 8 auf 9 mm bei einer Dicke von 0,5 mm. Die Abdeckplatten 3, die ebenfalls aus ätzbarem Materi­ al, wie zum Beispiel Silizium bestehen, sind auf ihren Innenseiten in zwei Zonen eingeteilt. Die eine Zone liegt auf dem Trägerkörper 1 bzw. 2 plan auf und drückt die entmantelten Lichtwellenleiter 10 in die Zentrier­ rillen 4. Die andere mit einer Ausnehmung versehene Zone überdeckt jeweils die noch beschichteten Lichtwellenlei­ ter 11. Die Maße einer solchen Abdeckplatte betragen beispielsweise 4 auf 8 mm, wobei die Dicke zum Beispiel im Bereich der unbeschichteten Lichtwellenleiter 0,5 mm und im Bereich der beschichteten Lichtwellenleiter 0,3 mm beträgt.

Wenn eine lösbare Verbindung zwischen den beiden Träger­ körpern 1 und 2 sowie den auf der Grundplatte 12 befe­ stigten Führungselementen 7 erwünscht ist, müssen Zusam­ menpreßkräfte ausgeübt werden, welche diese Teile gegen­ einander pressen. Die Ausrichtung der Lichtwellenleiter­ enden ist umso besser, je fester die Anpreßkräfte wirk­ sam sind. Andererseits muß aber sichergestellt werden, daß es zu keinerlei Verwindungs- oder Verschiebungsvor­ gängen im Bereich der Stoßstellen der Lichtwellenleiter­ enden kommt, wenn diese Anpreßdrücke wirksam werden, weil dadurch die Spleißdämpfung erhöht würde. Die Lösung für dieses Problem besteht in einem Angriff der Zusam­ menpreßkräfte, wie er durch die Pfeile P 11, P 12, P 22 angedeutet ist, wobei eine vierte Kraft P 21 spiegel­ bildlich zu P 11 im ausgebrochenen Bereich der Grundplat­ te 12 und des rechten Führungselementes 7 zu denken wäre. Da die Kräfte P 11, P 12, P 21, P 22 nur im Bereich der Führungselemente 7 bzw. der Profile 9 und der Nuten 8 wirken, bleibt der Stoßstellenbereich, in dem die Stirnseiten der Lichtwellenleiter 10 aneinanderstoßen, kräftefrei, so daß Dämpfungserhöhungen oder sonstige Beeinträchtigungen in diesem kritischen Bereich vermieden sind.

Zur Realisierung der Anpreßkräfte kann ein Aufbau ver­ wendet werden, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Dort ist das Verbindungselement nach Fig. 1 in einer um 180° gedrehten Position gezeigt, wobei ein Schnitt genau ent­ lang der Trennebene 5 gelegt ist. Sichtbar ist also nur die Stirnseite des Grundelementes 2 mit der daran befe­ stigten Abdeckplatte 3. Abweichend von der Ausführungs­ form nach Fig. 1 ist im Bereich der Führungselemente 7 jeweils nur ein Profil 9 vorgesehen und dementsprechend in dem Trägerkörper 2 nur jeweils eine Führungsrille 8 auf jeder Seite. Das Verbindungselement 27 selbst ist in seiner Gesamtheit in einer Aufnahmeeinrichtung 14 unter­ gebracht, welche zwei seitliche Schenkel 16 und 17 auf­ weist, deren Innenflächen einen seitlichen Anschlag für die Grundplatte 12 bilden. Im Außenbereich der Schenkel 16 und 17 sind Hinterschneidungen 21 und 22 vorgesehen, in welche die U-förmig gebogenen Enden einer Klammer 20 eingreifen. Die Aufnahmeeinrichtung 14 ist in ihrer Ge­ samtheit in einer Spleißplatte 15 untergebracht, die z.B. Bestandteil eines Spleißgehäuses oder einer Muffe sein kann. Die Klammer 20 wird auf die Seitenschenkel 16 und 17 der Aufnahmeeinrichtung 14 aufgerastet, was durch entsprechende Abschrägungen 18 und 19 an deren Außenflä­ chen erleichtert wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß zweckmäßig zwei Klammern vorgesehen werden, d.h. jedem der Trägerkörper 1 und 2 ist eine derartige Klammer 20 zugeordnet.

Im mittleren Teil der Klammer 20 ist ein Federbügel 23 angebracht (bevorzugt durch Punktschweißen), dessen etwas nach oben umgebogene Enden in den Punkten 25 und 26 auf dem Trägerkörper 2 aufliegen. Diese (in Wirklich­ keit Auflagelinien darstellenden) Auflagepunkte 25 und 26 werden so gewählt, daß sie im Bereich der Führungs­ elemente 7 liegen und zwar bevorzugt in der Nähe der Profile 9 und der Zusatzrillen 8. Dadurch wird ein me­ chanischer Druck entsprechend z.B. den Kräftepfeilen P 12 und P 22 gerade dort ausgeübt, wo die für die fluchtende Ausrichtung der beiden Trägerkörper 1 und 2 vorgesehenen Nut- und Federverbindungen 8 und 9 liegen. Somit kommt es bei dieser Art der angreifenden Kräfte zu keinerlei Verformung im Innenbereich der Grundkörper 1 und 2, d.h. die Ausrichtung der Enden der Lichtwellenleiterfasern wird durch die Kräfte, welche vom Federbügel 23 ausgeübt werden, in keiner Weise beeinträchtigt. Weiterhin ist sichergestellt, daß die empfindlichen sehr dünnen und spröden (meist aus Silizium bestehenden) Trägerkörper 1 und 2 keinen Biegebeanspruchungen unterworfen werden, welche zu Brüchen führen könnten.

Die Klammern 20 dienen gleichzeitig auch dem äußeren Schutz und der Abdeckung der gesamten Spleißverbindung. Der Federbügel 23 verläuft quer zur Längsachse der Lichtwellenleiteradern, die in den Zentrierrillen 4 untergebracht sind. Die Querausdehnung des Federbügels 23 wird zweckmäßig so gewählt, daß dieser sich nur über einen Teil der Länge des zugehörigen Trägerkörpers 1 oder 2 erstreckt, beispielsweise rund um 50%. Die Fe­ dereigenschaften der Klammer 20 werden zweckmäßig so gewählt, daß diese wesentlich steifer ist als der jewei­ lige Federbügel 23, d.h. der Federbügel 23 sollte eine erheblich niedrigere Federkonstante aufweisen als die Klammer 20. In diesem Zusammenhang ist es auch zweck­ mäßig, für den Federbügel 23 ein weicheres (und im Quer­ schnitt dünneres) Material zu wählen als für die relativ steife Klammer 20 und/oder den Federbügel 23 weniger breit zu machen als die Klammer 20.

Um eine gute Ausrichtung und doch einen möglichst gerin­ gen Herstellungsaufwand für die Profilkörper 9 zu ge­ währleisten, werden die Führungselemente 7 nur in sehr kleinen Teilbereichen an der gemeinsamen Grundplatte 12 fixiert. Dies bedeutet, daß die Führungselemente 7 in größeren Bereichen seitlich verschiebbar verlaufen, so daß dadurch ein Toleranzausgleich möglich ist auch wenn eine ganz genaue Zuordnung des Abstandes der beiden Profilkörper 7, z.B. der Anordnung nach Fig. 3 zu den Führungsrillen 9 der Trägerkörper 1 und 2 entsprechend z.B. Fig. 2 nicht vorhanden ist.

Im vorliegenden Beispiel ist zusätzlich angenommen, daß die Führungselemente 7 nur in ihren Endbereichen auf der Grundplatte 12 fixiert sind, und zwar beispielsweise durch einen Kleber, dessen Wulste mit 28 bezeichnet sind. Als Kleber kommt bevorzugt ein besonders weicher und elastischer Kleber (z.B. "Silgel-Kleber 43" der Fa. Wacker Chemie) in Frage, weil etwaige fehlende Toleranz­ genauigkeiten beim Abstand der beiden Profilkörper 9 in einfacher Weise dadurch beseitigt werden können, daß die Trägerkörper 1 und 2 einerseits und die Grundplatte 12 mit den Führungselementen 7 andererseits entsprechend fest aufeinander gepreßt werden, wobei die Profilkörper 9 in die richtige Lage gedrückt werden, weil sie seit­ lich ausweichen können. Die Profilelemente 9 verlaufen durchgehend über die volle Länge des Führungselementes 7 und weisen, im Querschnitt gesehen, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, eine im wesentlichen trapezförmige Ge­ stalt auf. Dabei ist die obere Trapezfläche des Profil­ körpers 9 zweckmäßig etwas weniger hoch als die Tiefe der Führungsrille 8. Beide liegen mit ihren Seitenflä­ chen aneinander, wobei oben ein Freiraum 81 bleibt. In den jeweiligen Trägerkörpern 1 und 2 sind die eingeäzten Zusatzrillen 8 deshalb ebenfalls trapezförmig gestaltet, wobei die Öffnungswinkel der Trapeze in beiden Fällen gleich gewählt sind, so daß ihre jeweiligen Seitenflä­ chen 29 und 30 flächig aneinanderliegen.

Der Kleber für die Befestigung der Führungselemente 7 sollte möglichst hochviskos sein, um zu verhindern, daß er über größere Bereiche durch Kapillarwirkung unter die Führungselemente kriecht und diese über zu große Bereiche an der Grundplatte 12 fixiert.

Es ist zweckmäßig, wenn der Kleber nur wie eine Kehl­ naht beim Schweißen außen an der Seitenfläche der Füh­ rungselemente anliegt, wobei bevorzugt nur die vier Stirnflächen der Führungselemente mit Kleber versehen werden.

Claims (7)

1. Verbindungselement für mehrere Lichtwellenleiter (10) die in Zentrierrillen (4) auf zwei Trägerkörpern (1, 2) fluchtend angeordnet sind, deren die Stoßstellen der Lichtwellenleiter (10) enthaltende Trennstelle (5) seit­ lich durch überbrückende Führungselemente (7) überdeckt ist, wobei Fixierungsmittel für den Zusammenhalt der Trägerkörper (1, 2) und der Führungselemente (7) vorge­ sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (7) nur in Teilbereichen an einer gemeinsamen Grundplatte (12) fixiert sind.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fixierungsmittel ein Kleber (28) insbesondere ein elastisch bleibender Kleber verwendet ist.

3. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung nur in den Endbereichen der Führungs­ elemente (7), vorzugsweise bei deren Stirnflächen, vor­ genommen ist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber nur außen an die Führungselemente (7), vorzugsweise in der Art einer Kehlnaht, angebracht ist.

5. Verbindungselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente durchgehende Profilelemente (9) aufweisen, die in entsprechende Führungsrillen (8) der Trägerkörper (1, 2) eingreifen.

6. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl die Profilkörper (9) als auch die Führungs­ rillen (8) trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte so gewählt sind, daß die Profil­ körper (9) nur mit ihren Seitenflächen an den Innenwän­ den der Führungsrillen (8) anliegen.