DE3608236A1

DE3608236A1 - Device for coupling an optical fibre

Info

Publication number: DE3608236A1
Application number: DE19863608236
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Brugger; Franz Dipl Ing Schindler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-03-12
Filing date: 1986-03-12
Publication date: 1987-09-17
Anticipated expiration: 2006-03-13
Also published as: CH672375A5; DE3608236C2

Abstract

For the purpose of coupling an optical fibre in a detachable and reusable way to an optical transmitting or receiving element, a measuring instrument or the like, the mounts of the coupling elements are recessed in an upper part and in a lower carrier. An extremely accurate adjustment of the coupling elements is rendered possible by providing that the lower carrier is formed by a tube (R) arranged in a rigid block (BL), and that the tube (R) is pressed under elastic bias against the radially aligned transmission elements, which are arranged offset relative to one another in the circumferential direction, of two control elements (SE1, SE2) arranged in the block (BL). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren und wiederverwendbaren Ankopplung einer Lichtwellenleiterfaser an ein optisches Sende- oder Empfangselement, an ein Meßgerät oder an einen Laboraufbau, wobei die Fassung für ein die Lichtwellenleiterfaser führendes Kapillarrohr oder die Steckerbuchse eines Lichtwellenleiters in ein plattenförmig gestaltetes Oberteil eingelassen ist und wobei die Fassung für das optische Sende- oder Empfangselement oder für den Stecker eines zum Meßgerät oder Laboraufbau führenden Lichtwellenleiterkabels in einen unteren Träger eingelassen ist.The invention relates to a device for detachable and reusable coupling of an optical fiber to an optical transmitting or receiving element a measuring device or to a laboratory setup, the version for a capillary tube that guides the optical fiber or the socket of an optical fiber in a plate-shaped upper part is embedded and wherein the socket for the optical transmitting or receiving element or for the plug one to the measuring device or laboratory setup leading fiber optic cable into a lower one Carrier is embedded.

Eine derartige Vorrichtung ist in der älteren Patentmeldung entsprechend der DE-OS 35 08 627 beschrieben. Das plattenförmig gestaltete Oberteil und das ebenfalls plattenförmig gestaltete Unterteil sind bei der dort geschilderten Vorrichtung zentrierend, jedoch lösbar derart aneinander fixiert, daß sie mit ihren Flachseiten aneinanderstoßen und daß in der Trennebene zwischen Oberteil und Unterteil ein im geöffneten Zustand zugänglicher Raum für die Aufnahme von Immersionsflüssigkeit vorgesehen ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Koppelstelle bei einer Verschmutzung des Immersionsöls bzw. einem Bruch der Lichtwellenleiterfaser leicht zugänglich bleibt, weil lediglich das Oberteil vom Unterteil abgehoben werden muß und in der Trennebene die Koppelstelle zugänglich bleibt. Gleichzeitig ist aber sichergestellt, daß beim Wiederzusammenfügen von Oberteil und Unterteil die Koppelanordnung wieder ihre ursprünglichen Eigenschaften erhält, so daß genaue reproduzierbare Meßvorgänge durchführbar sind. Die in das Unterteil eingelassene Fassung soll dort in nicht näher dargestellter Weise justierbar gehalten sein. Die Justierung erfolgt dann so, daß jeweils die geringste Dämpfung beim Lichtübergang von dem stirnseitigen Ende der Lichtwellenleiterfaser zum oder vom optischen Empfangs- oder Sendeelement auftritt.Such a device is in the earlier patent application described in DE-OS 35 08 627. The plate-shaped top and that too plate-shaped lower part are in there centering device described, but releasable fixed to each other so that their flat sides abut and that in the parting plane between Upper part and lower part are accessible when open Space for the absorption of immersion liquid is provided. This ensures that the coupling point when the immersion oil is contaminated or a break in the optical fiber easily remains accessible because only the upper part of Lower part must be lifted off and in the parting plane Coupling point remains accessible. But at the same time ensured that when reassembling top and lower the coupling arrangement again maintains original properties so that accurate reproducible measurement processes can be carried out. The in that The lower part of the frame is not meant to be in there be shown adjustable adjustable. The Adjustment is then made so that the smallest Attenuation at the light transition from the front end the optical fiber to or from the optical receiving or transmission element occurs.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koppelvorrichtung zu schaffen, bei welcher ein Justieren von Lichtwellenleiterfasern oder der Stecker von Lichtwellenleitern zu optischen Sende- oder Empfangselementen oder zu den Steckern von zu Meßgeräten oder Laboraufbauten führenden Lichtwellenleiterkabeln mit äußerst hohen Genauigkeiten durchgeführt werden kann. Zusätzlich wird die Forderung gestellt, daß die Justierung auch bei Langzeitmessungen oder bei Erschütterungen erhalten bleibt.The present invention is based on the object to create a coupling device in which a Adjusting fiber optic fibers or the connector from optical fibers to optical transmit or receive elements or to the plugs of to measuring instruments or Laboratory constructions with fiber optic cables extremely high accuracies can be performed. In addition, there is a requirement that the adjustment also for long-term measurements or vibrations preserved.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Koppelvorrichtung dadurch gelöst, daß der untere Träger durch ein in einem starren Block angeordnetes Rohr gebildet ist und daß das Rohr mit einer elastischen Vorspannung gegen die radial ausgerichteten und in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordneten Übertragungsglieder zweier in dem Block angeordneter Stellelemente gedrückt ist.This object is achieved with a generic coupling device solved in that the lower carrier by a tube arranged in a rigid block is formed and that the tube with an elastic bias against the radially aligned and in the circumferential direction to each other staggered transmission links of two actuating elements arranged in the block is pressed.

Gegenüber Justiersystemen mit zwei um 90° zueinander versetzten Längsschlitten wird bei dem Justiersystem der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung mit dem elastisch vorgespannten Rohr eine spielfreie Verstellung ermöglicht, deren Genauigkeit zusätzlich durch die kompakte und stabile Ausgestaltung des Blockes begünstigt wird. Der bauliche Aufwand für die Realisierung des Justiersystems der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung ist dabei äußerst gering. Compared to adjustment systems with two 90 ° to each other offset longitudinal slide is used in the adjustment system the coupling device according to the invention with the elastic pre-stressed tube enables play-free adjustment, their accuracy is further enhanced by the compact and stable design of the block is favored. The construction effort for the implementation of the adjustment system the coupling device according to the invention is included extremely low.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.Further developments of the invention are in the subclaims reproduced.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention and its developments are as follows explained in more detail with reference to drawings. It shows:

Fig. 1 die Einzelteile des Oberteils der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung im Schnitt, FIG. 1 shows the individual parts of the upper part of the coupling device according to the invention in section,

Fig. 2 die Einzelteile des als Rohr ausgebildeten unteren Trägers der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung im Schnitt, Fig. 2 shows the individual parts of the form of a tube the lower support of the coupling device according to the invention in section;

Fig. 3 eine komplett montierte erfindungsgemäße Koppelvorrichtung in der Seitenansicht und Fig. 3 shows a completely assembled coupling device according to the invention in side view and

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV - IV der Fig. 3. Fig. 4 shows a section according to line IV - IV of FIG. 3.

In Fig. 1 ist ein vorzugsweise aus Stahl gefertigtes plattenförmiges Oberteil OT dargestellt, das eine Öffnung OF aufweist, die sich in einem Ansatz OFA geringeren Durchmessers fortsetzt. Das Oberteil OT ist so gestaltet, daß es eine Fassung EO 1 aufnehmen kann, wobei deren Außenkontur genau an die Öffnung OF und den Ansatz OFA angepaßt ist. An die Fassung EO 1 ist eine rohrförmige Faserführung FR angebracht, die in ihrem unteren Teil ein Kapillarrohr KP enthält, welches zur zentrischen Führung einer abgemantelten Lichtwellenleiterfaser LWF einer Lichtwellenleiterader LWA dient, die vom oberen Teil des Faserführungsrohres FR gehalten wird.In Fig. 1 is a preferably fabricated from steel plate-shaped upper part OT is shown, having an opening OF, continues to be lower in a batch OFA diameter. The upper part OT is designed so that it can accommodate a socket EO 1 , the outer contour of which is precisely adapted to the opening OF and the extension OFA . A tubular fiber guide FR is attached to the socket EO 1 , which contains in its lower part a capillary tube KP which serves for the central guidance of a stripped optical fiber LWF of an optical fiber core LWA which is held by the upper part of the fiber guide tube FR .

Es ist auch möglich anstelle einer Fassung EO 1 einer Lichtwellenleiterfaser LWF eine Steckerbuchse EO 2 in das Oberteil OT einzusetzen. Die Steckerbuchse EO 2 dient zur Koppelung von nicht näher dargestellten konfektionierten Lichtwellenleitern, deren Stecker in die Bohrung SB der Steckerbuchse EO 2 eingesteckt wird. Für verschiedene Steckerdurchmesser können Steckerbuchsen EO 2 mit dazu passenden Bohrungen SB in das Oberteil OT eingesetzt werden.Instead of a socket EO 1 of an optical fiber LWF, it is also possible to insert an EO 2 socket into the upper part OT . The socket EO 2 is used to couple assembled optical fibers, not shown, whose plug is inserted into the hole SB of the socket EO 2 . For different plug diameters, EO 2 sockets with matching SB holes can be inserted in the top part OT .

Der in Fig. 2 im Schnitt dargestellte und als Rohr ausgebildete untere Träger weist eine obere Öffnung UF auf, welche so dimensioniert ist, daß sie eine Fassung für ein optisches Sende- oder Empfangselement oder für einen Stecker aufnehmen kann. Mit EU 1 ist eine erste derartige Fassung bezeichnet, welche aus einem ringförmigen Grundkörper mit einer darauf angebrachten Glasplatte GP besteht, wobei sich hinter dieser Glasplatte GP eine Sendediode LED mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen befindet.The lower support shown in section in FIG. 2 and designed as a tube has an upper opening UF which is dimensioned such that it can accommodate a holder for an optical transmitting or receiving element or for a plug. EU 1 designates a first version of this type, which consists of an annular base body with a glass plate GP attached to it, a transmission diode LED with corresponding electrical connections being located behind this glass plate GP .

Die mit EU 2 bezeichnete zweite Fassung enthält ebenfalls hinter einer Glasplatte GP eine Empfangsdiode PD, die als Photodiode ausgebildet ist und entsprechende elektrische Anschlüsse aufweist.The second version, denoted by EU 2 , also contains, behind a glass plate GP, a receiving diode PD which is designed as a photodiode and has corresponding electrical connections.

Mit EU 3 ist eine Steckerfassung bezeichnet, die eine entsprechende Bohrung SB aufweist. In diese Bohrung SB wird von unten her der Stecker ST eines Lichtwellenleiterkabels LWK eingesetzt. Dieses Lichtwellenleiterkabel LWK wird dann durch das Rohr R hindurch nach unten weg zu einem Meßgerät oder zu einem Laboraufbau geführt. EU 3 designates a plug socket which has a corresponding hole SB . The plug ST of an optical fiber cable LWK is inserted into this bore SB from below. This fiber optic cable LWK is then led down through the tube R to a measuring device or to a laboratory setup.

Fig. 2 zeigt ferner, daß an das untere Ende des Rohres R ein Flansch FL angeformt ist, der in seinem inneren Bereich durch eine umlaufend eingebrachte Nut N als Ringfeder RF ausgebildet ist. Das Rohr R, der Flansch F und die Ringfeder RF bestehen aus einem vorzugsweise aus Stahl gefertigten Stück. Durch die Ringfeder RF kann das mit seinem Flansch FL befestigte Rohr in seinem oberen Bereich in verschiedenen radialen Richtungen elastisch ausgelenkt werden. Fig. 2 also shows that a flange FL is formed on the lower end of the tube R , which is formed as an annular spring RF in its inner region by a circumferential groove N. The tube R , the flange F and the ring spring RF consist of a piece preferably made of steel. Due to the ring spring RF , the tube fastened with its flange FL can be elastically deflected in various radial directions in its upper region.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine komplett montierte Koppeleinrichtung in der Seitenansicht bzw. im Querschnitt. Das in Fig. 1 dargestellte Oberteil OT mit der Fassung EO 1 und dem Kapillarrohr KP ist auf der Oberseite eines in seiner Kontur quaderförmig ausgebildeten starren Blockes BL angeordnet und mittels eines an einer Seite des Blockes BL angebrachten Scharniers SN klappbar gehalten. Im eingerasteten Zustand wird eine zusätzliche Zentrierung und Fixierung durch einen in Fig. 4 mit PSO bezeichneten Paßstift herbeigeführt, der in entsprechende Öffnungen im Oberteil OT und im Block BL eingreift. Die Fixierung der Fassung EO 1 im Oberteil OT wird durch eine Stellschraube SS 1 bewirkt. FIGS. 3 and 4 show a fully assembled coupling device in side view and in cross section. The upper part OT shown in FIG. 1 with the socket EO 1 and the capillary tube KP is arranged on the top of a rigid block BL with a cuboidal contour and is held in a foldable manner by means of a hinge SN attached to one side of the block BL . In the locked state, additional centering and fixation is brought about by a dowel pin, designated PSO in FIG. 4, which engages in corresponding openings in the upper part OT and in the block BL . Fixing the EO 1 socket in the upper part OT is effected by an SS 1 adjusting screw.

Wie aus Fig. 3 ferner zu erkennen ist, befindet sich unterhalb des klappbaren Oberteils OT eine Abdeckplatte AP, die auf der Oberseite des Blockes BL aufliegt. Der Block BL steht mit drei Füßen FN auf einer Grundplatte GP. In diese Grundplatte ist ein offener, U-förmiger Schlitz SH eingebracht, durch welchen der in Fig. 2 dargestellte Stecker St in das Rohr R von unten eingeführt wird. Das Lichtwellenleiterkabel LWK wird seitlich weggeführt und dabei mit Hilfe einer Halteschelle HS auf der Grundplatte GP gehalten. Nach dem noch zu beschreibenden Justiervorgang wird über die gesamte Anordnung eine Schutzhaube SU gestülpt, die mit Hilfe von zwei Schrauben SR an dem Block BL fixiert wird. An der Schutzhaube SU ist ein mit Hilfe einer Stellschraube SS 2 höhenverstellbarer Teller TE angebracht, zwischen dessen polierter Oberfläche und der mit Filz FZ überzogenen Unterseite eines Haltemagazins HM die in das Kapillarrohr KP eingeführte Lichtwellenleiterfaser LWF (vgl. Fig. 1) fixiert wird.As can also be seen from FIG. 3, there is a cover plate AP below the foldable upper part OT , which lies on the upper side of the block BL . The block BL stands with three feet FN on a base plate GP . An open, U-shaped slot SH is introduced into this base plate, through which the plug St shown in FIG. 2 is inserted into the tube R from below. The fiber optic cable LWK is led away to the side and is held on the base plate GP with the help of a clamp HS . After the adjustment process to be described, a protective hood SU is placed over the entire arrangement, which is fixed to the block BL with the aid of two screws SR . Attached to the protective hood SU is a plate TE which can be adjusted in height with the aid of an adjusting screw SS 2 , between whose polished surface and the underside of a holding magazine HM covered with felt FZ the optical fiber LWF (see FIG. 1) inserted into the capillary tube KP is fixed.

Das Rohr R ist in eine Bohrung BO des Blockes BL eingesetzt, wobei der verbleibende Ringspalt zwischen Rohr R und Bohrung BO Justierbewegungen des Rohres R zuläßt. Das Rohr R ist mit seinem Flansch FL auf der mit BF bezeichneten Bodenfläche des Blockes BL befestigt, die zu den in Fig. 4 dargestellten Kugeln KU 1 und KU 2 hin abfällt. Durch diese leichte Neigung der Bodenfläche BF von beispielsweise 0,5° wird das Rohr R mit einer elastischen Vorspannung gegen die in Umfangsrichtung um einen Winkel von 90° zueinander versetzt angeordneten Kugeln KU 1 und KU 2 gedrückt.The tube R is inserted into a bore BO of the block BL , the remaining annular gap between the tube R and the bore BO permitting adjustment movements of the tube R. The tube R is attached with its flange FL to the bottom surface of the block BL designated BF , which drops towards the balls KU 1 and KU 2 shown in FIG. 4. Due to this slight inclination of the bottom surface BF of, for example, 0.5 °, the tube R is pressed with an elastic prestress against the balls KU 1 and KU 2 , which are offset in the circumferential direction by an angle of 90 ° to one another.

Für Justierbewegungen des Rohres R in der in Fig. 4 mit x bezeichneten Richtung ist am Block BL ein als Differentialmikrometer ausgebildeter Stellantrieb SE 1 angebracht, dessen Stellglied SG 1 gegen die Kraft einer Rückstellfeder RF 1 auf einen Hebel H 1 einwirkt. Der Hebel H 1 ist im Block BL um eine Achse AX 1 derart drehbar, daß die Stellbewegungen des Stellantriebs SE 1 mit einer Untersetzung von beispielsweise 1:10 über die Kugel KU 1 auf das Rohr R übertragen werden.For adjustment movements of the tube R in the direction designated x in FIG. 4, an actuator SE 1 designed as a differential micrometer is attached to the block BL , the actuator SG 1 of which acts on a lever H 1 against the force of a return spring RF 1 . The lever H 1 is rotatable in the block BL about an axis AX 1 in such a way that the actuating movements of the actuator SE 1 are transmitted to the tube R with a reduction of, for example, 1:10 via the ball KU 1 .

Für Justierbewegungen des Rohres R in der in Fig. 4 mit y bezeichneten Richtung ist am Block BL ein als Differentialmikrometer ausgebildeter Stellantrieb SE 2 angebracht, dessen Stellglied SG 2 gegen die Kraft einer Rückstellfeder RF 2 auf einen abgewinkelten Hebel H 2 einwirkt. Der Hebel H 2 ist im Block BL um eine Achse AX 2 derart drehbar, daß die Stellbewegungen des Stellantriebes SE 2 mit einer Untersetzung von beispielsweise 1:10 über die Kugel KU 2 auf das Rohr R übertragen werden.For adjusting movements of the tube R in the direction indicated by y in FIG. 4, an actuator SE 2 designed as a differential micrometer is attached to the block BL , the actuator SG 2 of which acts against the force of a return spring RF 2 on an angled lever H 2 . The lever H 2 is rotatable in the block BL about an axis AX 2 in such a way that the actuating movements of the actuator SE 2 are transmitted to the tube R with a reduction of, for example, 1:10 via the ball KU 2 .

Als Stellantriebe SE 1 und SE 2 können neben dem vorstehend erwähnten Differentialmikrometern auch normale Mikrometer, elektrische Stellantriebe oder Piezostellelemente verwendet werden.In addition to the above-mentioned differential micrometers, normal micrometers, electric actuators or piezo actuators can also be used as actuators SE 1 and SE 2 .

Die vorstehend geschilderte Koppelvorrichtung weist eine Tiefe von 68 mm, eine Höhe von 106 mm und eine Breite von 125 mm auf. Das Gewicht beträgt 1800 g. Die Positionierung in x-Richtung und in y-Richtung kann mit Genauigkeiten <0,1 µm vorgenommen werden. Die Justierung wird dabei in einem ersten Schritt mit Hilfe einer Zentrierlupe vorgenommen, während zur Feinjustierung eine Maximierung des Lichtüberganges vorgenommen wird.The coupling device described above has a depth of 68 mm, a height of 106 mm and a width of 125 mm. The weight is 1800 g. The positioning in the x direction and in the y direction can be carried out with an accuracy of <0.1 µm. The adjustment is carried out in a first step with the help of a centering magnifying glass, while the light transition is maximized for fine adjustment.

Bei der geschilderten Koppelvorrichtung können durch die Verwendung verschiedener Adapter alle Fasertypen und alle Steckertypen eingesetzt werden. Als Einsatzgebiete sind insbesondere die Ankopplung von OTDR-Geräten, die Bandbreitenmessung, die Dispersionsmessung, die Dämpfungs messung, die Nahfeldmessung und die Fernfeldmessung zu nennen.In the coupling device described can by Using different adapters all fiber types and all connector types are used. As areas of application are in particular the coupling of OTDR devices that Bandwidth measurement, the dispersion measurement, the attenuation measurement, near-field measurement and far-field measurement to call.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung wie zum Beispiel das Reinigen der Koppelstelle oder das Einbringen von Immersionsflüssigkeit gehen aus der älteren Patentanmeldung entsprechend der DE-OS 35 08 627 hervor.Further details of the coupling device according to the invention such as cleaning the coupling point or the introduction of immersion liquid go out the older patent application corresponding to the DE-OS 35 08 627.

Claims

1.Device for releasable and reusable coupling of an optical fiber (LWF) to an optical transmitter or receiver element (LED , PD) , to a measuring device or to a laboratory setup, the socket (EO 1 ) for a capillary tube leading the optical fiber (LWF) (KP) or the socket (EO 2 ) of an optical waveguide is embedded in a plate-shaped upper part (OT) and the socket (EU 1 , EU 2 , EU 3 ) for the optical transmitter or receiver element (LED , PD) or for the plug (ST) of an optical fiber cable (LWK) leading to the measuring device or laboratory structure is embedded in a lower support, characterized in that the lower support is formed by a tube (R) arranged in a rigid block (BL) and that the tube ( R) with an elastic pretension against the radially aligned and circumferentially offset transmission elements of two adjusting elements (SE 1 , SE. ) Arranged in the block (BL) 2 ) is pressed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the tube (R) via a lower flange (FL) in the block (BL) is fixed and that the flange (FL) is at least partially designed as an annular spring (RF) .

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the bias of the tube (R) is applied by a slight and falling towards the transmission members inclination of the bottom surface (BF) of the block (BL) .

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission members are formed by balls (KU 1 , KU 2 ).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating elements (SE 1 , SE 2 ) via levers (H 1 , H 2 ) arranged in the block (BL) act on the transmission elements.