DE3706650A1 - Justierbare koppelvorrichtung fuer zwei lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine justierbare Koppelvorrichtung für zwei optisch miteinander zu koppelnde Lichtwellenleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Meist bestehen die Lichtwellenleiter aus einem die Lichtwellen leitenden Kern und einem ihn umfassenden Mantel mit niedrigerem Brechungsindex. Die Erfindung ist bei solchen und beliebigen anderen Lichtwellenleitern anwendbar. Um eine optische Kopplung der Enden von Lichtwellenleitern herzustellen, ist es notwendig, daß die lichtwellenleitenden Bereiche der Lichtwellenleiter - bei Vorhandensein von Kernen also ihre Kerne - so zueinander justiert werden, daß sich maximale Deckung bzw. minimaler radialer Versatz von ihnen ergibt. Der Durchmesser der lichtführenden Kerne beträgt bei den derzeit üblichen Einmoden-Lichtwellenleitern nur 9 oder 10 µm, so daß höchstens eine Defluchtung der Kerne solcher Einmoden-Lichtwellenleiter von weniger als 1 µm zulässig ist, damit keine zu großen Einfügungsverluste entstehen. Unter Einfügungsverlust ist der Verlust an Lichtenergie verstanden, der bei der Übertragung des Lichtes von dem einen Lichtwellenleiter auf den anderen Lichtwellenleiter entsteht.

Mehrmoden-Lichtwellenleiter weisen zwar wesentlich größere Kerndurchmesser auf, doch ist es auch bei ihnen erwünscht, möglichst geringe Einfügungsverluste und damit ebenfalls möglichst geringe Defluchtung der zu koppelnden Lichtwellenleiter bzw. ihrer Kerne zu haben.

Es ist bekannt, um die Einfügungsverluste zu verringern, das Stirnende mindestens eines Lichtwellenleiters einer solchen Koppelvorrichtung zur Verbesserung der optischen Koppelung mit dem anderen Lichtwellenleiter lagejustierbar vorzusehen.

Es ist zu diesem Zweck eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes eines Lichtwellenleiters mit einem Ende eines anderen Lichtwellenleiters bekannt (DE-OS 26 40 973), bei der die Enden der Lichtwellenleiter jeweils unzentriert in eine zylindrische, um ihre Achse drehbare Endhülse eingegossen sind und die Endhülse in einer exzentrischen zylindrischen Bohrung einer zylindrischen Steckerhülse derart gelagert ist, daß die Achsen der Endhülse und der Steckerhülse zueinander parallel sind, und wobei die Steckeraufnahme der Verbindungsvorrichtung die zylindrischen Steckerhülsen miteinander fluchtend verbindet. Dabei ist jede zylindrische Endhülse mittels eines für sich drehbaren Kugel- oder Rollenkäfigs mit mindestens drei Kugeln oder Rollen, von dessen Kugeln oder Rollen mindestens eine einen anderen Durchmesser als die anderen hat, in der exzentrischen zylindrischen Bohrung der zugehörigen Steckerhülse gelagert, derart, daß die Achse der exzentrischen Bohrung der Steckerhülse und die Achse der Endhülse gegeneinander verschoben sind. Die durch den Doppelexzenter erforderliche Justierarbeit ist jedoch schwierig und zeitraubend. Auch ist es erforderlich, daß vor Beginn der Justierung die Lichtwellenleiter bereits grob zueinander ausgerichtet sind. Auch ist der bauliche Aufwand dieser Koppelvorrichtung sehr hoch. U. a. ist es auch schwierig, die erforderliche Spielfreiheit der Verstellung zu erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine justierbare Koppelvorrichtung für Lichtwellenleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welche rasche und genaue Justierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine justierbare Koppelvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Diese justierbare Koppelvorrichtung ist für Einmoden- und Mehrmoden-Lichtwellenleiter geeignet und ermöglicht es auf einfache Weise, rasch und sicher die optische Ankoppelung der einander gegenüberliegenden Stirnenden der beiden Lichtwellenleiter bis zum Erreichen minimaler Einfügungsverluste, d. h. bis zur maximalen Deckung der Stirnenden ihrer Kerne oder des sonstigen lichtwellenleitenden Bereiches bzw. bis sich ein minimaler radialer Versatz dieser Kernstirnenden oder dergl. ergibt, durchzuführen. Hierzu reicht es in vielen Fällen aus, einen der beiden Lichtwellenleiter zu justieren, so daß es oft ausreichend ist, wenn nur eines der beiden Endelemente der Koppelvorrichtung mit einer X-Y-Koordinatenjustiervorrichtung ausgerüstet ist. Erwünschtenfalls können jedoch beide Endelemente mit solchen X-Y-Koordinatenvorrichtungen ausgebildet sein.

Es sei noch erwähnt, daß solche Koppelvorrichtungen im allgemeinen sehr geringe Außendurchmesser in der Größenordnung von einem oder wenigen Millimetern aufweisen.

Die Lagejustierung kann dadurch sehr rasch und einfach selbst von ungeübten Personen vorgenommen werden, indem man zunächst das freie Stirnende der Kapillare des betreffenden Endelementes nur in einer der beiden zueinander senkrechten Ebenen (Y-Ebene bzw. X-Ebene) ungefähr radial zum Endelement verschiebt und dabei ständig die Einfügungsverluste mittels eines Meßgerätes mißt und die Verschiebung so lange vornimmt, bis ein Minimum des Einfügungsverlustes erzielt ist. Dann bewegt man das betreffende Stirnende der Kapillare in der anderen Ebene (X-Ebene bzw. Y-Ebene) ungefähr radial zum Endelement bis wieder ein neues Minimum des Einfügungsverlustes auftritt. Es kann dann bereits maximale Deckung der Kerne oder dergl. der Lichtwellenleiter vorliegen, d. h. absolutes Minimum des Einfügungsverlustes, oder, wenn dies noch nicht der Fall ist, kann man diese Justierarbeit noch ein- oder mehrmals wiederholen, indem man jeweils zuerst das freie Stirnende der Kapillare in der einen Ebene bis zu einem hier möglichen Minimum Einfügungsverlustes verschiebt und dies dann danach in der anderen Ebene ebenfalls bis zu einem Minimum des Einfügungsverlustes durchführt. Da jede einzelne Verschiebung nur wenig Zeit in Anspruch nimmt, ist stets rasche und genaue Justierung möglich.

Wenn beide Endelemente mit X-Y-Koordinatenjustiervorrichtungen ausgerüstet sind, kann man zuerst mir dem einen Endelement justieren, bis ein mit diesem Endelement erreichbarer minimaler Einfügungsverlust erreicht ist und dann führt man die Justierung mit dem anderen Endelement durch, bis ein absolutes Minimum des Einfügungsverlustes erzielt ist.

Auch ermöglicht die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung verhältnismäßig einfache, kostengünstige Bauarten.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, daß das Endelement einen ersten Träger, an dem mindestens ein dem Verstellen des freien Stirnendes der Kapillare in der X-Ebene dienendes X-Verstellelement abgestützt ist und einen zweiten Träger, an dem mindestens ein dem Verstellen des freien Stirnendes des ersten Trägers der Y-Ebene dienendes Y-Verstellelement abgestützt ist, aufweist. Dies ermöglicht besonders rasche, äußerst feinfühlige und genaue Justierung. Der zweite Träger kann dabei ein fest angeordnetes Gehäuseteil, ein Balken, eine Hülse oder dgl. sein. Die Kapillare und vorzugsweise auch der erste Träger können einseitig gehaltene, gerade, elastische, biegsame Körper bilden.

Baulich besonders günstig ist es vorzusehen, daß die beiden Träger zwei zueinander ungefähr koaxial angeordnete Hülsen aufweisen, an denen sich die Verstellelemente abstützen. Anstelle der Hülsen sind auch andere Träger möglich, bspw. Stäbe mit U-Profil.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht eines Steckers einer Koppelvorrichtung für zwei Lichtwellenleiter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Stecker gemäß Fig. 1, gesehen entlang der Schnittlinie 2-2,

Fig. 3 eine Stirnansicht einer Buchse einer Koppelvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Buchse nach Fig. 3, gesehen entlang der Schnittlinie 4-4,

Fig. 5 eine Stirnansicht eines Steckers einer Koppelvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 einen Schnitt durch Fig. 5, gesehen entlang der Schnittlinie 6-6,

Fig. 7 bis 10 je eine Stirnansicht eines Steckers, ähnlich dem nach Fig. 3 und 4, der sich jeweils nur durch die andersartige Ausbildung der zwischen der Kapillare und der inneren Hülse bzw. der inneren Hülse und der äußeren Hülse angeordneten Federn unterscheidet,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel einer eine justierbare Koppelvorrichtung für zwei Lichtwellenleiter bildenden Steckverbindung in Seitenansicht,

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel einer eine justierbare Koppelvorrichtung bildenden Steckverbindung für zwei Lichtwellenleiter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht.

Die in der Zeichnung dargestellten Endelemente 10, 10′ bilden jeweils einen Stecker 10 bzw. eine Buchse 10′.

In den Fig. 11 und 12 ist jeweils eine Steckverbindung 11 bzw. 11′ schematisch dargestellt, die eine lagejustierbare optische Koppelvorrichtung für jeweils zwei Lichtwellenleiterkabel 12 bildet, wobei jedes derartige Kabel 12 je einen Einmoden- oder Mehrmoden-Lichtwellenleiter 13 enthält. Mindestens eines der beiden Endelemente 10 bzw. 10′ dieser beiden Steckverbindungen ist erfindungsgemäß mit einer X-Y-Koordinatenjustiervorrichtung versehen, wodurch diese Steckverbindung bezüglich der Lichtwellenleiter lagejustierbar wird. Es können also beide Endelemente 10 bzw. 10′ der Steckverbindung 11 bzw. 11′ X-Y-Koordinatenjustiervorrichtungen aufweisen oder nur eines dieser beiden Endelemente 10 bzw. 10′. Falls ein nicht lagejustierbares Endelement vorgesehen ist, ist in ihm der Lichtwellenleiter unbeweglich gehalten. Im lagejustierbaren Endelement ist dagegen das freie Stirnende des Lichtwellenleiters in zwei zueinander senkrechten Ebenen (X-Ebene 70 und Y-Ebene 71, Fig. 1) in zum Endelement 10 bzw. 10′ ungefähr radialen Richtungen lageverstellbar.

In Fig. 12 sind zwei Stecker 10 vorhanden, die in eine sie verbindende Muffe 14 zu ihrer mechanischen und optischen Verbindung formschlüssig gegen Drehen gesichert eingesteckt sind.

In Fig. 11 ist ein Stecker 10 in eine Buchse 10′ formschlüssig und gegen Drehen gesichert eingesteckt.

Der Zusammenhalt der Endelemente 10, 10′ der Steckverbindungen 11 bzw. 11′ erfolgt in diesen Ausführungsbeispielen jeweils mittels Überwurfmuttern, kann jedoch auch auf andere Weise erfolgen.

Der einzelne Lichtwellenleiter 13 besteht aus einem der Leitung von Lichtwellen dienenden Kern, der von einem transparenten Mantel mit niedrigerem Brechungsindex umfaßt ist. Die Lichtwellenleiter 13 können ggf. jedoch auch andere Bauarten aufweisen.

Damit die beiden Lichtwellenleiter 13 jeder Steckverbindung 11 bzw. 11′ mit möglichst geringen Einfügungsverlusten Licht übertragen können, ist, wie erwähnt, mindestens ein Endelement 10 bzw. 10′ so ausgebildet, daß das an ihm befindliche Stirnende 27 des von ihm getragenen Lichtwellenleiterendbereiches mittels einer X-Y-Koordinantenjustiervorrichtung in zwei zueinander um 90° (Fig. 1 bis 4, 7 bis 10) oder um ungefähr 90° (Fig. 5, 6) winkelversetzten Ebenen in ungefähr radialen Richtungen lageverstellbar ist. Und zwar ergeben sich die ungefähr radialen Richtungen durch Biegen jeweils einer je einen Freiträger bildenden Kapillare 25 und einer ersten Hülse 26 um nur sehr geringe, für die Lagejustierung erforderlichen Wege ihrer freien Stirnenden 29, 30 in der Größenordnung von normalerweise wenigen µm.

Die Fig. 1 bis 10 zeigen Stecker 10 bzw. eine Buchse 10′ gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Bei diesen Ausführungsbeispielen werden die freien Stirnenden 27 der betreffenden Lichtwellenleiter 13 zur Lagejustierung nicht auf exakt geraden Linien bewegt, sondern auf schwach gekrümmten Linien, da diese Bewegung durch Biegen jeweils einer Kapillare 25 bzw. einer inneren Hülse 26 erfolgt. Doch sind diese Linien nur wenig gebogen und verlaufen deshalb in Bezug zum Endelement ungefähr radial und ungefähr senkrecht zueinander. Die durch diese Linien und Längsachse des Endelementes 10, 10′ definierten beiden geometrischen Ebenen 70, 71 sind in Bezug auf das betreffende Endelement 10 bzw. 10′ Durchmesserebenen, die senkrecht aufeinander stehen und sich also in der Längsachse des Endelementes 10, 10′ schneiden. Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Stecker 10 weist einen topfförmigen Abschnitt 15 auf, der aus einer Scheibe 16 und einer Crimphülse 17 besteht und in den ein einen einzigen Lichtwellenleiter 13 konzentrisch enthaltenes Lichtwellenleiter-Kabel 12 eingesteckt und hier gehalten ist.

Dieses Kabel 12 weist eine den Lichtwellenleiter 13 umfassende primäre Kunststoffbeschichtung 19 auf, die von einem sekundären Kunststoffmantel 20 umfaßt ist, auf dem Zugentlastungselemente 21 angeordnet sind, wobei diese mittels einer Außenkunststoffbeschichtung 22 auf dem sekundären Kunststoffmantel 20 gehalten werden. Diese Zugentlastungselemente 21 können bspw. oft Fasern sein und sind auf die Außenseite der Außenkunststoffbeschichtung 22 wie dargestellt, über einen hier befindlichen Metallring 23 umgebogen und werden mittels der metallischen Crimphülse 17 auf dem Metallring 23 zur Zugentlastung des Lichtwellenleiter- Kabels 12 festgeklemmt.

Der Mantel 20 ist zusammen mit den in ihm befindlichen Komponenten in die Crimphülse 17 eingeschoben. Die Crimphülse 17, die Scheibe 16 und die Kapillare 25 bilden ein einstückiges, metallisches Bauteil. In die Bohrung dieser Kapillare 25 ist ein über die primäre und sekundäre Kunststoffbeschichtung 19, 20 überstehender Endbereich des Lichtwellenleiters 13 formschlüssig eingeschoben und hier festgeklebt. Das ebene Stirnende 27 des Lichtwellenleiters 13 ist eben mit dem ebenen Stirnende 29 der Kapillare 25 und den Stirnenden 30, 31 der inneren Hülse 26 und einer äußeren Hülse 32.

Die Kapillare 25 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus elastischem Metall, bspw. aus Kupfer-Beryllium, Neusilber, Stahl oder dergl. Doch kann sie auch aus anderen elastischen Materialien bestehen, wie Glas, Kunststoff oder dgl., wobei dann ggfs. die Crimphülse 17 als gesondertes Teil ausgebildet werden kann oder muß, wie es an einem Beispiel in Fig. 4 gezeigt ist. Glas ist für die Kapillare 25 sogar besonders vorteilhaft, da kostengünstig mit hoher Präzision herstellbar.

Die Kapillare braucht nicht unbedingt elastisch zu sein, da ihr freies Stirnende zwangsweise bewegbar ist. Vorzugsweise kann sie jedoch elastisch sein. Die Elastizität der Kapillare 25 braucht dabei nur in dem Umfange vorzuliegen, wie sie zur Lagejustierung relativ zu der sie tragenden Scheibe 16 elastisch biegsam sein muß. Da die Lagejustierung nur sehr geringe Biegung der Kapillare 25 erforderlich macht, genügt also ein entsprechend geringer Elastizitätsbereich der Kapillare. Entsprechendes gilt für die weiter unten erklärte innere Hülse 26.

Auf der Kapillare 25 ist, wie dargestellt, nahe der Scheibe 16 eine Ringscheibe 33 fest angeordnet, die die zur Kapillare 25 ungefähr konzentrische, roationssymmetrische innere Hülse 26 trägt, wobei diese innere Hülse 26 und die Ringscheibe 33 ein einstückiges Teil aus elastisch biegsamem Metall oder Kunststoff bilden. Diese innere Hülse 26 erstreckt sich über wesentlich mehr als die Hälfte der Kapillare 25 und weist auf ihrem der Scheibe 16 benachbarten Ende einen Flansch 34 auf und zwischen diesem Flansch 34 und der Scheibe 16 ist mit Gleitlagerspiel ein Ring 35 drehbar gelagert, der ein Innengewinde aufweist und von Hand gedreht werden kann.

Auf der inneren Hülse 26 ist ebenfalls eine Ringscheibe 36, wie dargestellt, fest angeordnet, die zwischen sich und dem Flansch 34 einen Ringspalt frei läßt, in welchem ein zweiter Ring 37, der ein Innengewinde aufweist, drehbar gelagert ist, der ebenfalls von Hand gedreht werden kann. Die Ringe 35, 37 sind wie die Hülsen 26, 32 ungefähr konzentrisch zur Kapillare 25 und damit zu dem in ihr konzentrisch befindlichen Lichtwellenleiter 13.

An der Ringscheibe 36 ist die äußere Hülse 32 wie dargestellt, fest angeordnet. Sie umfaßt die innere Hülse 26 im Abstand und die innere Hülse 26 umfaßt ihrerseits im Abstand die Kapillare 25, wie dargestellt. Die Ringscheibe 36 und diese äußere Hülse 32 können ebenfalls zweckmäßig ein einstückiges Teil aus Metall oder einem anderen harten Werkstoff bilden.

Der linksseitig von der Ringscheibe 36 befindliche Bereich der inneren Hülse 26 ist so lang, daß er für die Lageverstellung des freien Stirnendes 29 der Kapillare in der erforderlichen Weise elastisch gebogen werden kann, wie weiter unten noch näher erklärt wird.

Auf der äußeren Hülse 32 ist eine Ringnut 39 gebildet, in die wie dargestellt, eine Überwurfmutter 40 zu ihrer drehbaren Lagerung eingreift, die der Befestigung dieses Steckers 10 an der Buchse 10′ der betreffenden Steckverbindung 11 oder an der Muffe 14 der betreffenden Steckverbindung 11′ dient.

Zwischen der Kapillare 25 und der inneren Hülse 26 ist ein in axialer Richtung des Steckers 10 hin- und herbewegbarer Keil 41 angeordnet, der wesentlich kürzer als die innere Hülse 26 ist und in diesem Ausführungsbeispiel obenseitig und untenseitig je eine Schrägfläche 42, 42′, aufweist, die an zu ihnen parallele Schrägflächen 43, 43′ der Kapillare 25 und der inneren Hülse 26 anliegen. Auch zwischen der inneren Hülse 26 und der äußeren Hülse 32 ist ein Keil 41′ angeordnet, der hier ebenfalls zwei Schrägflächen 42″ und 42‴ aufweist, die an zugeordneten Schrägflächen 43″ bzw. 43‴ der inneren Hülse 26 und der äußeren Hülse 32 anliegen und auf denen sie axial gleiten können.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Keile 41, 41′ jeweils nur eine einzige Schrägfläche aufweisen, die auf einer zugeordneten Schrägfläche der Kapillare 25 bzw. der inneren Hülse 26 bzw. der äußeren Hülse 32 axial gleiten kann.

Der Keil 41 bzw. 41′ ist in diesem Ausführungsbeispiel in Stirnansicht des Steckers kreisbogenförmig und die Schrägflächen der Kapillare 25, der inneren Hülse 26 und der äußeren Hülse 32 sind durch kegelstumpfförmige Flächen gebildet. Es ist jedoch auch möglich, den Schrägflächen sonstiges Profil zu geben, bspw. sie eben auszubilden. Auch kann man ggfs. vorsehen, daß sich diese Schrägflächen oder mindestens eine von ihnen zur Seitenführung des betreffenden Keiles in jeweils einer Längsnut des betreffenden Teiles 25, 26 bzw. 32 befindet, wobei der betreffende Keil 41 bzw. 41′ in dieser Längsnut jeweils geradegeführt ist.

Diese Schrägflächen 42 bis 42‴ und 43 bis 43‴ erstrecken sich jeweils zumindest über den möglichen axialen Verstellweg des betreffenden Keiles 41, 41′, um so ein Keilgetriebe zum Biegen der Kapillare 25 bzw. der inneren Hülse 26 zu bilden.

Der Keil 41 bildet ein X-Verstellelement zum derartigen Biegen der Kapillare 25, daß sich ihr freies Stirnende 29 und damit das Stirnende 27 des Lichtwellenleiters in der X-Ebene in zum Stecker 10 ungefähr radialer Richtung lageverstellt. Der Keil 41′ bildet ein Y-Verstellelement, durch das die innere Hülse 26 und auch hierdurch die Kapillare 25 in der Y-Ebene so gebogen werden, daß sich hierdurch das Stirnende 29 der Kapillare und damit ebenfalls das Stirnende 27 des Lichtwellenleiters in dieser Y-Ebene in zum Stecker 10 ungefähr radialer Richtung lageverstellt.

Dabei wird die Kapillare 25 durch zwei Schraubenfedern 44 ständig an diesen Keil 41 angedrückt, so daß diese Schraubenfedern 44 Rückstellfedern bilden. Diese Schraubenfedern 44 stützen sich an der Innenseite der inneren Hülse 26 wie dargestellt ab. Sie sind zueinander um ca. 120° und zum Keil 41 ebenfalls um jeweils ca. 120° winkelversetzt.

Zwei entsprechende Schraubenfedern 44′ stützen sich an der Innenseite der Außenhülse 32 ebenfalls nahe ihrem freien Ende ab und drücken die Innenhülse 26 an den Keil 41′ ständig an.

Die Kapillare 25 bildet durch ihre Einspannung in die Ringscheibe 33 mit ihrem links der Ringscheibe 33 befindlichen relativ langen Bereich eine stabförmige Biegefeder, die vorzugsweise rotationssymmetrisch sein kann und die durch das X-Verstellelement 41, das sich an der inneren Hülse 26 abstützt, in der X-Ebene 70 gebogen werden kann, so daß sich ihr freies Stirnende 29 in dieser X-Ebene im für die Lagejustierung erforderlichen geringen Umfang ungefähr radial auf- und abbewegen läßt.

Um die beiden Keile 41, 41′ unabhängig voneinander axial hin- und herzubewegen, ist an jedem von ihnen eine Stange 45 bzw. 45′ angeordnet, die jeweils eine sie gleitlagernde Bohrung der Ringscheibe 33 bzw. 36 durchdringt.

Am rechtsseitigen Ende jeder dieser Stangen befinden sich mit den Innengewinden des Ringes 36 bzw. 37 kämmende Gewinderinge 38, 38′. Durch Drehen des Ringes 35 von Hand läßt sich so der Keil 41 in der X-Ebene 70 parallel zur Längsachse des Steckers 10 hin- und herbewegen und mittels des Ringes 37 läßt sich entsprechend der Keil 41′ ebenfalls parallel zur Längsachse des Steckers 10 in der Y-Ebene 71 axial von Hand hin- und herbewegen.

Die Keile 41, 41′ befinden sich jeweils in der inneren Hülse 26 nahe ihrem äußeren Ende und sind relativ kurz.

Die Mitten der Keile 41, 41′ sind bezogen auf die Umfangsrichtung des Steckers 10 um 90° zueinander winkelversetzt angeordnet.

Wie man aus den Fig. 1 und 2 ersieht, läßt sich durch den äußeren Keil 41′ die innere Hülse 26 und hierdurch auch die Kapillare 25 durch den Ring 33 und ihre Einspannung zwischen den Keil 41 und die Federn 44 mit in der Y-Ebene 71 biegen.

Wenn anstelle der Schraubendruckfedern 44, 44′ als Federmittel federnde Verbindungsstege 46, 46′ gemäß Fig. 9 vorgesehen sind, bewirken die inneren Verbindungsstege 46, daß in der Y-Ebene ebenfalls eine nahezu starre Kopplung zwischen der Stirnseite 30 der inneren Hülse 26 und der Stirnseite 29 der Kapillare 25 besteht. Für die Stege 46, 46′ ist es ausreichend, wenn sie nur schmal sind und bspw. ihre Breite und Dicke in etwa dem Durchmesser einer Schraubenfeder 44 entsprechen, wobei sie zweckmäßig am oder nahe den Stirnenden 29, 30 der Kapillare 25 und der inneren Hülse 26 angeordnet sein können.

Die zueinander ungefähr diametralen Stege 46 können sich zweckmäßig ungefähr in der Y-Ebene 71 und die Stege 46′ zweckmäßig ungefähr in der X-Ebene 70 erstrecken, wobei die Stege 46 ungefähr mit der Schraube 63′ fluchten. Der obere Steg 46′ befindet sich kurz oder unmittelbar vor der Schraube 63 ungefähr parallel zu ihr und es kann zur Symmetrisierung auch noch kurz oder unmittelbar hinter der Schraube 63 ein solcher Steg 46′ parallel zu ihr angeordnet sein. Ungefähr diametral gegenüber diesem oder diesen oberen Stegen 46′ sind auf der anderen Seite der inneren Hülse 26 entsprechend ein oder zwei untere Stege 46′ angeordnet. Es kommen jedoch auch noch andere Federmittel als solche Stege 46, 46′ und Schraubenfedern 44, 44′ in Frage. Einige Ausführungsbeispiele anderer Federn zeigen die Fig. 3 bis 8 und 10.

In Fig. 7 sind Luftfedern 47 vorgesehen. In Fig. 8 sind die Federn durch elastische, kurze Rohrstücke 48 gebildet. In Fig. 10 sind die Federn durch kurze, längsgeschlitzte, elastische Fugenrohrstücke 49 gebildet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind als Federmittel Biegefedern 50, 50′ in Form von Blattfedern der dargestellten Gestalt und in Fig. 5 als Federmittel wie dargestellt, kissenartige Körper 51, 51′ aus elastischem Kunststoff oder Gummi vorgesehen.

Alle Federn brauchen sich zweckmäßig nur über einen kurzen Längsbereich der Kapillare 25 bzw. der inneren und der äußeren Hülse 26, 32 nahe ihren freien Stirnenden oder an deren freien Stirnenden zu erstrecken, wie es die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2, 4 und 6 zeigen.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 bilden die Keile 41, 41′ sowie die ihrem axialen Bewegen dienenden Komponenten, wie Stangen 45, 45′, Schraubenfedern 44, 44′ und Ringe 35, 37 eine X-Y- Koordinaten-Justiervorrichtung. Mittels dieser kann man das freie Stirnende 27 des Lichtwellenleiters in der X-Ebene 70 und der Y-Ebene 71 aufeinanderfolgend durch Drehen der Ringe 37, 35 lagejustieren. Es sei angenommen, daß dieser Stecker 10 zusammen mit einem anderen Stecker 10 oder einer Buchse 10′ zu einer Steckverbindung 11 oder 11′ zusammengesetzt ist. Dann stehen sich die betreffenden Stirnenden 27 der Lichtwellenleiter ohne oder im geringen Abstand gegenüber, wobei normalerweise die beiden Stirnenden der Kerne der Lichtwellenleiter zunächst nicht genau miteinander fluchten, sondern in radialen Richtungen mehr oder weniger weit stark zueinander versetzt sind. Dies wirkt sich in einem mehr oder weniger großen, durch ein Meßgerät meßbaren Einfügungsverlust aus. Die Justierung kann nun zweckmäßig so vorgenommen werden, daß man zuerst den Keil 41′ des betreffenden Steckers 10 durch Drehen des Ringes 37 so lange bewegt, bis das hierdurch bewirkbare Minimum des Einfügungsverlustes aufgetreten ist. Danach wird der andere Keil 40 mittels des Ringes 35 so lange bewegt, bis ein erneutes Minimum an Einfügungsverlust aufgetreten ist, das kleiner als das erste Minimum ist. Man kann dieses Minimieren ggfs. noch ein- oder mehrfach wiederholen, bis ein absolutes Minimum des Einfügungsverlustes erreicht ist, falls es nicht bereits beim erstmaligen Minimieren schon auftrat.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Buchse 10′ dargestellt, die sich im wesentlichen von dem Stecker 10 nach den Fig. 1 und 2 in folgenden Einzelheiten unterscheidet.

Die äußere Hülse 32 trägt keine Überwurfmutter, sondern weist ein Außengewinde 60 auf, auf das die Überwurfmutter eines in sie einzusteckenden, nicht dargestellten Steckers, bspw. eines Steckers 10, aufschraubbar ist.

Ferner ist die Crimphülse 17 als gesondertes Teil ausgebildet, indem ein über die Außenkunststoffbeschichtung 22 des Lichtwellenleiter-Kabels 12 überstehender Bereich dieses Kabels 12 in eine Ausnehmung 61 eines an der Scheibe 16 einstückig mit ihr angeordneten Fortsatzes 62 formschlüssig eingeschoben ist. Die Zugentlastungselemente 21 sind auf diesen Fortsatz 62 aufgeschoben, der durch die gesonderte Crimphülse 17 festgeklemmt ist.

Die X-Y-Koordinatenjustiervorrichtung weist hier als X- und Y-Verstellelemente je eine Schraube 63, 63′ auf, deren Längsachsen bezogen auf die Längsachse der Buchse 10′ um 90° zueinander winkelversetzt sind. Die Schraube 63 ist in eine Gewindebohrung der inneren Hülse 26 eingeschraubt und dient dem Biegen der Kapillare 25 in der X-Ebene 70 und die andere Schraube 63′ ist in eine Gewindebohrung der äußeren Hülse 32 eingeschraubt und dient dem Biegen der inneren Hülse 26 und der Kapillare 25 in der zur X-Ebene senkrechten Y-Ebene 72, wobei die Bewegungen des freien Stirnendes 29 der Kapillare 25 sowohl in der X-Ebene als auch in der Y-Ebene jeweils ungefähr radial zur Längsachse der Buchse 10′ erfolgen.

Die Kapillare 25 ist an die Schraube 63 ständig durch eine zweiarmige Blattfeder 50, die eine Biegefeder der dargestellten Gestalt bildet, angedrückt und die innere Hülse 26 ist an die Schraube 63′ ständig durch eine ähnlich ausgebildete, etwas größere Biegefeder 50′ ähnlicher Gestalt, die sich an der äußeren Hülse 32 abstützt, angedrückt.

Durch Drehen der beiden Schrauben 63, 63′ mittels Schraubendrehern von Hand lassen sich so die innere Hülse 26 und die Kapillare 25 im Prinzip gleich oder ähnlich wie durch die Keile 41, 41′ bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 biegen, so daß hierzu keine weiteren Erläuterungen erforderlich sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 sind, wie dargestellt, das X-Verstellelement und das Y-Verstellelement durch je einen drehbar gelagerten Nocken 65, 65′ gebildet. Jeder dieser Nocken 65, 65′ ist an einer seinem Drehen dienenden Welle 66, 66′ befestigt, die in der Ringscheibe 33 bzw. der Ringscheibe 36 drehbar gelagert sind und dadurch gedreht werden können, indem von den Enden dieser Wellen 66, 66′ je ein Arm 69, 69′ seitlich absteht, wobei der betreffende Arm 69 bzw. 69′ mittels einer nicht dargestellten Rückstellfeder ständig an eine seinem Drehen auf einen begrenzten Winkelbereich dienende Schraube 67 bzw. 67′ angedrückt ist. Die Schraube 67 ist in eine Gewindebohrung der inneren Hülse 26 und die Schrauben 67′ in eine Gewindebohrung der äußeren Hülse 32 eingeschraubt. Diese Schrauben 67, 67′ können mittels Schraubendrehern von Hand gedreht werden oder es können an ihnen Köpfe zum Drehen angeordnet sein oder dergl.. Anstelle der dargestellten Gestalt der Nocken 65, 65′, können diese auch anders gestaltete Kurvenstücke bilden, bspw. spiralförmige Kurvenstücke oder Exzenter sein. Im übrigen ist der Stecker 10 nach den Fig. 5 und 6 wie der Stecker 10 nach den Fig. 1 und 2 ausgebildet.

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 10 bildet die äußere Hülse 32 jeweils einen Außenmantel und damit einen Gehäuseteil des betreffenden Endelementes 10, 10′. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, anstelle dieser äußeren, vorzugsweise kreiszylindrischen Hülse 32 einen andersgestalteten Träger als Abstützung für das jeweilige Y-Verstellelement vorzusehen, bspw. einen Träger mit U-Profil, in dessen Innenraum im Abstand von ihm die innere Hülse 26 hineinragt. Auch ist es möglich, die innere Hülse 26 durch einen anders gestalteten Träger zu ersetzen, bspw. ebenfalls durch einen Träger mit U-Profil, der an einem wie die Ringscheibe 33 auf der Kapillare fest angeordneten Halter befestigt ist.

Die Zentrierung des Lichtwellenleiters 13 in der Kapillare 25 ist selbstverständlich sehr gut, da es sich bei solchen Endelementen um Präzisionsteile handelt. Jedoch ist der Kern des Lichtwellenleiters 13 meist nicht exakt zentrisch im ihn umfassenden Mantel des Lichtwellenleiters 13 angeordnet, so daß auch die beste Zentrierung des Lichtwellenleiters 13 in der Kapillare 25 die Justierung nicht ersetzen kann. Im allgemeinen ist es hierfür nur erforderlich, das freie Stirnende 29 der Kapillare zur Lagejustierung des Lichtwellenleiters 13 um meist nur wenige µm zu bewegen. Doch können auch größere Justierwege durchgeführt werden.

Anstatt je ein einziges X- und Y-Verstellelement vorzusehen, können in manchen Fällen auch mehrere X-Verstellelemente und/oder mehrere Y-Verstellelemente vorgesehen sein. So kann bspw. bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Feder 50 durch eine zu der Schraube 63 diametrale, ebenfalls in die innere Hülse 26 eingeschraubte Schraube ersetzt werden, so daß diese beiden Schrauben je ein X- Verstellelement bilden und die Kapillare 25 zwischen sich einklemmen können und folglich beim Biegen der inneren Hülse durch das Y-Verstellelement 63′ dann die freien Stirnenden 29, 30 der Kapillare 25 und der inneren Hülse 26 relativ zueinander fixiert sind. Auch die Feder 50′ könnte durch ein ein zweites Y-Verstellelement bildende Schraube ersetzt werden.

Die Länge der Kapillare kann vorzugsweise 4 bis 10 mm und ihr Durchmesser vorzugsweise 0,2 bis 1,0 mm betragen.

Claims (15)

1. Justierbare Koppelvorrichtung für zwei miteinander optisch zu koppelnde Lichtwellenleiter, welche zwei Endelemente aufweist, in denen jeweils ein Endbereich eines Lichtwellenleiters so gehalten ist, daß die beiden ebenen Stirnenden dieser Lichtwellenleiter sich zur optischen Kopplung ohne oder mit geringem Abstand gegenüberstehen, wobei das Stirnende mindestens eines dieser beiden Lichtwellenleiter zur Verbesserung der optischen Ankopplung lagejustierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Endelement (10; 10′), an welchem das Stirnende (27) des in ihm gehaltenen Lichtwellenleiters (13) lagejustierbar ist, eine Kapillare (25) aufweist, in der ein dieses Stirnende (27) aufweisender Endbereich des Lichtwellenleiters (13) fest angeordnet ist, und daß das diesem Stirnende (27) des Lichtwellenleiters (13) benachbarte freie Stirnende (29) der Kapillare (25) mittels einer X-Y- Koordinatenjustiervorrichtung in zwei zueinander um ungefähr 90° winkelversetzten geometrischen Ebenen (X-Ebene und Y-Ebene) in ungefähr radialen Richtungen lageverstellbar ist.

2. Justierbare Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die X-Y-Koordinatenjustiervorrichtung einen ersten Träger (26), an dem mindestens ein dem Verstellen des freien Stirnendes (29) der Kapillare (25) in der X-Ebene dienende X-Verstellelement (41; 63; 65) abgestützt ist, und einen zweiten Träger (32), an dem mindestens ein dem Verstellen des freien Stirnendes des ersten Trägers (26) in der Y-Ebene dienendes Y-Verstellelement (41′; 63′; 65′) abgestützt ist, aufweist.

3. Justierbare Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die X-Y-Koordinatenjustiervorrichtung dem Verstellen des freien Stirnendes (29) der Kapillare (25) durch Biegen der Kapillare (25) und des ersten Trägers (26) dient.

4. Justierbare Koppelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Träger zwei zueinander ungefähr koaxial angeordnete Hülsen (26, 32) aufweisen, an denen sich die Verstellelemente (41, 41′; 63, 63′; 65, 65′) abstützen.

5. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges X-Verstellelement (41; 63; 65) und je ein einziges Y-Verstellelement (41′; 63′; 65′) vorgesehen und der erste Träger (26) mittels Federmitteln an das Y-Verstellelement und die Kapillare (25) mittels Federmitteln an das X-Verstellelement andrückbar ist.

6. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das X-Verstellelement und/oder das Y-Verstellelement eine Schraube (63; 63′) ist bzw. sind.

7. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das X-Verstellelement und/oder das Y-Verstellelement ein drehbares Kurvenstück, vorzugsweise ein Nocken (65; 65′) ist bzw. sind.

8. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das X-Verstellelement und/oder das Y-Verstellelement jeweils ein in Längsrichtung des Endelementes (10) verstellbarer Keil (41; 41′) ist bzw. sind.

9. Justierbare Koppelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Keil (41; 41′) ein Stange fest verbunden ist, die mindestens ein mit dem Innengewinde eines drehbar gelagerten Ringes (35; 37) kämmendes Glied aufweist oder trägt.

10. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kapillare (25) und/oder den ersten Träger (26) an das betreffende Verstellelement (41; 41′; 63; 63′; 65; 65′) andrückenden Federmittel mindestens eine Schraubenfeder und/oder mindestens ein vorzugsweise längsgeschlitztes elastisches Rohr und/oder mindestens eine Luftfeder und/oder mindestens ein elastisches Kissen aus Kunststoff oder Gummi und/oder mindestens eine Biegefeder und/oder elastische Stege aufweisen.

11. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Endelement ein Stecker (10) und das andere Endelement eine Buchse (10′) ist.

12. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Endelemente als Stecker (10) ausgebildet und in eine sie haltende Muffe (14) von deren beiden Stirnseiten aus einsteckbar sind.

13. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (25) mit dem ersten Träger (26) über sich zu beiden Seiten der Kapillare ungefähr in der Y-Ebene erstreckende Stege (46) und der erste Träger (26) mit dem zweiten Träger (32) über zu beiden Seiten des ersten Trägers (26) sich ungefähr in der X-Ebene erstreckende Stege (46′) verbunden sind, wobei diese Stege vorzugsweise paarweise zueinander ungefähr diametral angeordnet sind.

14. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (25) elastisch biegsam ist.

15. Justierbare Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kapillare ca. 0,2 bis 1,0 mm und ihre Länge ca. 4 bis 10 mm beträgt.