DE3740414A1 - Anschlussvorrichtung fuer optische fasern - Google Patents

Description

Die Priorität der Anmeldung Nr. 9 37 573 vom 4.12.1986 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Optische Fasern können dadurch miteinander verbunden werden, daß Linsen an ihren Enden ausgebildet und dann im wesentlichen fluchtend und in einem angenähert vorbestimmten Abstand angeordnet werden. Eine Technik, um dies zu er­ reichen, besteht darin, die Spitze einer Faser über die Front eines Kontaktes hinaus auszuziehen und dann durch Anwendung von Hitze eine Kugel oder Linse an ihr zu er­ zeugen. Dann wird die Faser zurückgezogen, bis der Ansatz der Linse an einer am Boden einer Aussparung der Vorderfront des Kontaktes vorhandenen Paßfläche anliegt, wodurch sowohl die laterale als auch die longitudinale Lage der Linse fest­ gelegt wird. Obgleich durch diese Technik die Lage des Linsenansatzes genau fixiert wird, hat dies den Nachtteil, daß sie beim festen Zurückziehen des Ansatzes gegen die Paßfläche zerbrechen kann. Dies ist deshalb möglich, weil die optische Faser und die Linse sehr geringe Durchmesser aufweisen und somit eine geringe Kraft die Linse zerstören kann.

Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlußvorrichtung zu schaffen, bei der die Ausbildung und Anbringung der Linse am Ende der optischen Faser ohne deren Zerstörung beim Zurückziehen der Faser möglich ist.

Die Erfindung offenbart eine Anschlußvorrichtung für optische Fasern, die die Ausbildung und Lage einer Linse an einer optischen Faser in bezug auf ein Kontaktteil erleich­ tert. Das Kontaktteil besitzt längs seiner Achse eine Bohrung zur Aufnahme der optischen Faser (nachstehend stets als Faser bezeichnet), wobei wenigstens der Frontteil der Bohrung die am Vorderende der Faser ausgebildete Linse eng umschließt. Dadurch kann die Linse längs der Bohrung in ihre Endstellung gleiten, in der die Bohrung die Linse fest umgibt und somit gegenüber einer seitlichen Bewegung fixiert hält, ohne daß es erforderlich ist, die Linse fest gegen einen Anschlag zu ziehen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Schnitt durch ein Kontaktteil nach der Erfindung, wobei die Art und Weise der Ausbildung einer Linse an einer optischen Faser gezeigt wird,

Fig. 2 zeigt den Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt den Schnitt durch eine Anschlußvorrichtung mit dem Kontaktteil und der optischen Faser von Fig. 1 sowie einen weiteren Anschluß und eine weitere optische Faser,

Fig. 4 zeigt die vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 1, worin gezeigt wird, in welcher Weise die Linse und die Faser ganz genau in eine bestimmte Lage gebracht werden können, und

Fig. 5 zeigt die Teilansicht des Kontaktteils und der Faser entsprechend einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Anschlußvorichtung 10 für optische Fasern, mit dem Kontaktteil 12, wobei sich in Richtung von dessen Längsachse 16 die Bohrung 14 erstreckt. Sie liegt zwischen dem Hinterende 17 und dem Vorderende 30 des Kontaktteils 12 und nimmt die Faser 18 auf. Diese ist Teil des Aufbaus 20, der den Puffer 22 enthält, dessen Vorderende abgezogen ist. Das Kontaktteil 12 besteht aus dem Eisen­ ring 24 und der an dessen Vorderende befestigten Lager­ schale 26. Um das Vorderende der optischen Faser wirkungs­ voll mit einer ähnlichen anderen optischen Faser zu ver­ binden, wird an ihrem Vorderende eine Verdickung in Form der Linse oder Kugel 28 ausgebildet. Dies geschieht durch Erhitzen des Faserendes bis zum Schmelzen, wobei die Oberflächenspannung das aufgeschmolzene Ende zu der Linse 28 mit einem verrundeten optisch klaren Ende verformt.

Ein Verfahren zum Erhitzen des Faserendes besteht darin, die Faser soweit vorzuschieben, bis die Spitze 18 t über das Vorderende 30 des Kontaktteils hinausragt. Das Elek­ trodenpaar 32, 34 wird an den gegenüberliegenden Seiten des Vorderendes der Faser angeordnet und eine Spannung zwischen den Elektroden zur Erzeugung eines Lichtbogens angelegt, wodurch die Faser aufgeheizt wird. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Aufheizmethode zu nahezu sphärischen Linsen führt, deren Durchmesser innerhalb von 3% vorherbestimmbar ist. Zwei optische Fasern herkömmlicher Größe haben z.B. die Durchmesser x (Fig. 4) von 125 und 140 Mikrometer, und es hat sich gezeigt, daß bei derartigen Fasern Kugeln mit einem Durchmesser y von (200 +/-5) Mikrometer hergestellt werden können. Nach Ausbildung der Linse 28 wird die Faser längs der Achse 16 (Fig. 1) nach rückwärts gezogen, bis ihr vorderes Ende in einem festge­ legten Abstand D hinter dem Vorderende 30 des Kontaktteils 12 zu liegen kommt.

Beim Stand der Technik wird die Linse in ihrer axialen Endstellung (so daß sie den Abstand D zum Vorderende des Kontaktteils hat) und der lateralen Richtung L senkrecht zur Achse gleichzeitig fixiert, wenn die Linse nach rückwärts gezogen wurde, bis ihr Ansatz 28 r fest gegen die konkave Paßfläche drückt, die mit der Übergangsfläche 36 zwischen den rückwärtigen und vorderen Bohrungsteilen vergleichbar ist. Da die Linse einen Durchmesser von etwa 200 Mikrometer haben kann, ist sie zerbrechlich. Die Faser muß fest ange­ zogen werden, um einen guten Sitz an der Paßfläche zu erzielen. Zieht man jedoch etwas zu fest, so zerbricht die Linse. Bei der fest an der Paßfläche ansitzenden Linse besteht fernerhin die Gefahr des Zerbrechens aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung bei Temperatur­ erhöhung.

Bei der Erfindung wird die Linse 28 in ihrer Endstellung getrennt bezüglich der lateralen Richtung L und der axialen Richtung längs der Achse 16 fixiert. Die Linse 28 wird lateral auf der Achse 16 dergestalt angeordnet, daß die Bohrung 14 so ausgebildet wird, daß sie das Vorderteil 40 aufweist, das die Linse 28 eng umschließt. Wie oben erwähnt, läßt sich die Linse 28 mit einer Abweichung bis ca 5% vom gewünschten Durchmesser herstellen. Bei der Erfindung wird das Vorderteil 40 der Bohrung so ausgebildet, daß es einen weitgehend konstanten Querschnitt sowie eine lichte Weite aufweist, die nicht mehr als ca. 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10%, größer als der Nenndurchmesser der Linse 28 ist, um die Linse 28 eng zu umfassen und sie in ihrer lateralen Stellung zu halten. Obgleich das Vorderteil 40 im wesentlichen zylindrisch ist, kann es eine Vielzahl von Querschnitten aufweisen, sofern es die Linse eng umfaßt.

Der Abstand der Spitze 28 t der Linse 28 vom Vorderende 30 des Kontaktteils 12 wird durch das Einstellwerkzeug 44 eingestellt, siehe Fig. 4. Das Werkzeug 44 besteht aus dem an der Linse 28 angreifenden Teil 46, das sich vom Vorder­ ende des Anschlusses rückwärts bewegt und in das Vorderteil 40 eingreift sowie ferner aus der an den Kontaktteil 12 anstoßenden Fläche 48, die am Vorderende 30 des Kontaktteils 12 anliegt.

Die optische Faser kann zum Befestigen gebrauchsfertig gemacht werden, indem die Spitze des Kontaktteils 12, wie in Fig. 1 gezeigt, in die Stellung 18 t geschoben wird. Anschließend wird an die Elektroden 32, 34 zur Ausbildung der Linse 28 für einen bestimmte Zeit eine bestimmte Spannung angelegt. Die optische Faser wird dann vorsichtig zurückgezogen, bis man erkennt, daß die Linse 28 mindestens teilweise in das Vorderteil 40 der Bohrung 14 gerutscht ist. Das Werkzeug 44 kann nach der in Fig. 4 gezeigten Weise am Kontaktteil 12 befestigt sein, um entweder die Linse 28 zurückzustoßen oder als Anschlag für sie zu dienen. Die Faser 18 wird dabei in Richtung F vorwärts geschoben, so daß sie am Teil 46 des Werkzeuges 44 anliegt. Der Faseraufbau kann dann an Ort und Stelle durch das Epoxyharz 50 (Fig. 3) durch Zusammenpressen des Kontakteils um den Faseraufbau herum oder durch andere Mittel fixiert werden. Vorsichtiges Schieben der Faser, das nur zu einer geringen Druckbelastung am Vorderende führt, beschädigt die Faser 18 und ihre Linse 18 weniger als eine durch Ziehen der Faser, verursachte Zugspannungsbelastung, obgleich sie von der Rückwärtsbewegung nur durch die Kraft an dem Ansatz der Linse abgehalten wird.

Die Bohrung 14 (Fig. 1) der Lagerschale 26 kann mit einem Durchmesser M erzeugt werden, der gerade groß genug ist, um die optische Faser 18 leicht aufzunehmen. Das Vorderteil der Bohrung kann dann zu seiner Vergrößerung mit einer Senk­ bohrung versehen werden, so daß das Vorderteil 40 gebildet wird, dessen Umfang bezüglich Durchmesser und Zentrierung zur Außenfläche 52 der Lagerschale 26 genauer festliegt. Es ist jedoch möglich, die gesamte Länge der Bohrung 14 so auszubilden, daß sie einen gleichmäßigen Durchmesser aufweist, wie unter 14 a in Fig. 5 gezeigt ist, wobei dieser etwas größer ist als der Durchmesser der Linse 28, so daß diese eng umfaßt wird. In jedem Fall liegt die Linse 28 in ihrer Endstellung vor der am weitesten zurückliegenden Stellung, die sie in der Bohrung 14 einnehmen kann. Die Tatsache, daß der Linsenansatz 28 r in der Endstellung der Linse 28 im Abstand zur Übergangsfläche 36 liegt, führt zur Vermeidung von thermisch erzeugten Spannungen und Zerstö­ rungen, wenn die Faser 18 und das Kontaktteil 12 bei Temperaturwechseln sich ausdehnen oder zusammenziehen.

Sobald die Linse 28 gebildet und der Faseraufbau im Kontakt­ teil 12 fixiert ist, kann die Anschlußvorrichtung 10 optisch mit einer anderen Ansschlußvorrichtung 60, wie in Fig. 3 gezeigt, durch Einschieben der beiden Vorrichtungen in eine Hülse 62 verbunden werden, wobei ihre Vorderenden 30 und 30 A aneinanderstoßen. Man kann auch eine Vielzahl von Kontakt­ teilen ähnlich dem Kontaktteil 12 zu einem Anschluß für das Ankoppeln einer Vielzahl optischer Fasern miteinander kombinieren. Die optische Faser 18 kann an verschiedene unterschiedliche Arten von optischen Elementen, wie z.B. eine andere optische Faser, eine Lichtquelle oder einen Fotodetektor angeschlossen werden.

Es ist möglich, die Spitze der optischen Faser 18 zu einer Linse zu verschmelzen, während die Spitze innerhalb der Anschlußbohrung liegt. Man erhält jedoch eine genauere Kugelausbildung durch Anwendung eines elektrischen Licht­ bogens, was die Ausbildung eines Bogens nahe an der Faser­ spitze erforderlich macht. Besteht die Lagerschale 26 aus Metall, wie z.B. rostfreiem Stahl, der bei verhältnis­ mäßig geringen Kosten ausgeformt werden kann und große Festigkeit ergibt, ist es erwünscht, daß die Spitze 18 t der optischen Faser in ausreichendem Abstand vor dem Vorderende 30 der Lagerschale 26 liegt, um zu vermeiden. daß der Lichtbogen zwischen den Elektroden 32 und 34 über die Lagerschale geht.

Die Erfindung gibt somit eine Anschlußvorrichtung für optische Fasern an, mit der eine enge Einstellung der Linse einer optischen Faser sowohl in lateraler wie axialer Richtung ermöglicht wird, ohne daß es erforderlich ist, so an der Faser zu ziehen, daß der Ansatz der Linse fest gegen eine Paßfläche drückt oder daß sie in dieser Stellung verbleibt. Dies wird durch Verwendung eines Kontaktteils bewirkt, das eine Bohrung besitzt, deren Vorderteil im wesentlichen einen konstanten Querschnitt aufweist, sowie eine lichte Weite, die die Linse eng umgibt und bezüglich ihrer lateralen Stellung fixiert. Die axiale Lage der Linse kann durch ein Einstellwerkzeug bewirkt werden.

Claims (5)

1. Anschlußvorrichtung für optische Fasern mit

• - einem ein Vorderende (30) und ein Hinterende (17) aufweisenden Kontaktteil (12),
• - einer zwischen diesen beiden Enden sich erstreckenden axialen Bohrung (14) mit einem Vorderteil (40),
• - einer optischen Faser (18), die sich durch die Bohrung (14) vom Hinterende (17) zum Vorderteil (40) erstreckt und an ihrem vorderen Ende eine Linse (28) aufweist,
• - wobei das Vorderteil (40) eine solche lichte Weite hat, daß die Linse (28) bei axialer Beweglichkeit im Vorderteil fixiert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (14) außerhalb des Vorderteils (40) einen kleineren Durchmesser hat als die Linse (28) und in das Vorderteil (40) an einer Übergangsfläche (36) übergeht, die so angeordnet ist, daß sie die Linse umfaßt, wenn sie rückwärts bewegt wird, und daß die optische Faser (18) in der Bohrung (14) von der Übergangs­ fläche (36) fixiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontaktteil (12) aus einem Eisenring (24) mit an dessen Vorderende befestigter Lagerschale (26) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Eisenring (24) ein Puffer (22) angeordnet ist.

5. Einstellwerkzeug für eine Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem an der Linse (28) angreifenden Teil (46), das in das Vorderteil (40) passend vom Vorderende (30) einzuschieben ist, und mit einer am Vorderende (30) anstoßenden Fläche (48).