DE3831723C1

DE3831723C1 - Scheme having at least one exactly positioned optical waveguide, and use of the scheme

Info

Publication number: DE3831723C1
Application number: DE19883831723
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ing.(Grad.) Klinger; Guenter Ing.(Grad.) 7150 Backnang De Eberle
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-17
Filing date: 1988-09-17
Publication date: 1989-12-28

Abstract

Schemes using precision parts are necessary to position optical waveguides and to align the ends of optical waveguides with respect to one another. It is the object of the invention to reduce the number of precision parts. The scheme according to the invention is suitable to fix a plurality of optical waveguides (3) in a groove (2). The optical waveguides (3) are gripped in cylindrical mounts (4) and pressed into the groove (2) by a spring system (F) by means of a holding element (6). The optical waveguides (3) can be stacked in the groove (2). Lens coupling elements, directly coupling optical waveguides connections. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit mindestens einem genau positionierten Lichtwellenleiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf eine Anwendung der Einrichtung.The invention relates to a device at least one precisely positioned optical fiber and according to the preamble of claim 1 Application of the facility.

Zur Positionierung von Lichtwellenleitern und zum Ausrichten von Lichtwellenleiterenden aufeinander sind Vorrichtungen notwendig, in die die Lichtwellenleiter eingelegt werden. In der Regel handelt es sich dabei um Präzisionsteile, die durch feinbearbeitete Bohrungen oder Nuten, in die die Lichtwellenleiter gelegt werden, das genaue Fluchten und die präzise Lage der Lichtwellenleiter bzw. -enden ermöglichen. Wesentlich dabei ist, daß für jeden Lichtwellenleiter bzw. für jedes miteinander fluchtende Paar von Lichtwellenleiterenden eine präzis bearbeitete Bohrung oder Nut vorhanden ist. Eine solche Nut mit rechteckigem Querschnitt ist aus der DE-OS 26 51 378 bekannt. Ein in einer Fassung gefaßter Lichtwellenleiter wird mittels einer Befestigungsplatte oder einer Blattfeder in einer Kante der Nut gehalten.For positioning optical fibers and Align the ends of the fiber optics Devices necessary in which the optical fiber be inserted. As a rule, these are Precision parts that are machined through bores or Grooves in which the optical fibers are placed, the exact alignments and the precise position of the optical fibers enable or ends. It is essential that for each optical fiber or for each other aligned pair of fiber optic ends a precise machined hole or groove is available. Such a groove with a rectangular cross-section is from DE-OS 26 51 378 known. An optical fiber in a socket is by means of a mounting plate or a leaf spring held in one edge of the groove.

Aus der DE-PS 24 56 783 ist ein Verbindungsstück für Lichtwellenleiterenden bekannt, das einen Block mit Führungskanal mit bereichsweise konstantem Querschnitt aufweist. Die Lichtwellenleiter werden in den Kanten des Führungskanals durch ein deformierbares Kernelement gehalten.From DE-PS 24 56 783 is a connector for Optical fiber ends known to have a block with Guide channel with constant cross-section in some areas having. The optical fibers are in the edges of the Guide channel through a deformable core element held.

Das Zwei-Nadel-Positionierungsprinzip ist aus dem "Bulletin technique PTT" 4/1982, Seite 185, 2. Spalte und Fig. 13 bekannt. Eine Nut mit V-förmigem Querschnitt wird dabei durch zwei präzise Stahlstifte ersetzt, die sich nebeneinander in einem Gehäuse befinden. Der Lichtwellenleiter wird in die Vertiefung, die sich über der Berührungslinie der beiden aneinanderliegenden Stahlstifte befindet, eingelegt und von einem Federsystem nach unten gedrückt. Man erreicht dadurch eine größere Genauigkeit als mit einer V-Nut, da die Präzision beim Herstellen der Stahlstifte hoch und zudem leicht erreichbar ist. The two-needle positioning principle is known from the "Bulletin technique PTT" 4/1982, page 185, 2nd column and Fig. 13. A groove with a V-shaped cross section is replaced by two precise steel pins, which are located next to each other in a housing. The fiber optic cable is inserted into the recess, which is above the line of contact between the two steel pins lying next to each other, and pressed down by a spring system. This achieves greater accuracy than with a V-groove, since the precision when manufacturing the steel pins is high and, moreover, easily accessible.

Eine Positionierung von mehreren parallel zueinander liegenden Lichtwellenleitern ist aus Thiel, F.L. und Hawk, R.M., Optical Waveguide Cable Connection, Applied Optics, Vol. 15, Nr. 11 (1976), S. 2785-2791 bekannt. Eine Lage von Ausrichtstäben wird in eine rechteckige Mut eingelegt, eine zweite Lage von Ausrichtstäben auf die erste gelegt. Dabei befinden sich die Ausrichtstäbe der zweiten Lage in den Aussparungen zwischen den Ausrichtstäben der ersten Lage. In den Zwischenräumen zwischen den beiden Lagen befinden sich die Lichtwellenleiter. Der Durchmesser der Ausrichtstäbe muß so gewählt werden, daß ein Lichtwellenleiter in den Zwischenraum zwischen drei Ausrichtstäben paßt. Die Ausrichtstäbe richten sich von selbst aus, wozu sie jedoch keinen ungleichmäßigen äußeren Krafteinwirkungen ausgesetzt sein dürfen. Die Ausrichtstäbe ersetzten auch in diesem Fall die Nuten in einem Block, haben jedoch den Vorteil, geringe Toleranzen im Lichtwellenleiterdurchmesser ausgleichen zu können.A positioning of several parallel to each other lying optical fibers is from Thiel, F.L. and Hawk, R.M., Optical Waveguide Cable Connection, Applied Optics, Vol. 15, No. 11 (1976), pp. 2785-2791. A location of alignment rods is inserted into a rectangular courage, put a second layer of alignment bars on top of the first. The alignment bars of the second layer are in the recesses between the alignment rods of the first Location. In the spaces between the two layers are the optical fibers. The diameter of the Alignment rods must be chosen so that a Optical fiber in the space between three Alignment rods fit. The alignment rods are directed from themselves, for which they do not have an uneven exterior May be exposed to force. The alignment rods in this case also replace the grooves in a block, have the advantage, however, of low tolerances in the To be able to compensate for fiber optic diameter.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung mit mindestens einem genau positionierten, in einer Fassung gefaßten Lichtwellenleiter anzugeben, bei der der Aufwand an präzisen Führungselementen gering ist. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anwendung für eine solche Einrichtung anzugeben.The invention is based on this prior art based on the task of a facility with at least one precisely positioned, contained in a version To specify fiber optic cables at which the effort precise guide elements is low. Besides, it is Object of the invention, an application for such Specify facility.

Die Aufgabe wird bezüglich der Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine Anwendung ist in Patentanspruch 5 angegeben. The task is related to the establishment with the Features of claim 1 solved. An application is specified in claim 5.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, mehrere Lichtwellenleiter oder -enden, die sich in Fassungen befinden, in einer einzigen Nut so unterzubringen, daß trotz Maßtoleranzen für die Nut die genaue Lage der einzelnen Lichtwellenleiter bzw. die genaue zentrische Fluchtung der Enden der Lichtwellenleiter eines jeden Paares gewährleistet ist. Außerdem wird erreicht, daß die Lichtwellenleiter bzw. die Lichtwellenleiterenden zueinander genau parallel liegen. Diese beiden Anforderungen sind für viele Lichtwellenleiterkoppelverfahren sehr präzise einzuhalten, um die Koppelverluste möglichst gering zu halten. With the device according to the invention, it is possible several optical fibers or ends, which are in Sockets are in a single groove like this to accommodate that despite dimensional tolerances for the groove exact location of the individual optical fibers or the exact centric alignment of the ends of the optical fibers every couple is guaranteed. It is also achieved that the optical fibers or the optical fiber ends are exactly parallel to each other. These two Requirements are for many To adhere to optical fiber coupling methods very precisely, in order to keep the coupling losses as low as possible.

Das gilt sowohl für die sogenannten direktkoppelnden Lichtwellenleiterverbindungen, als auch für Linsenkoppelelemente. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist für beide Koppelsysteme geeignet. Zwischen beiden Koppelsystemen besteht im Prinzip folgender Unterschied: Die Direktkoppelelemente müssen mit ihren Stirnflächen möglichst spaltfrei kontaktieren, die Linsenkoppelelmente können mit axialen Distanzen von vielen Millimetern gekoppelt werden.This applies both to the so-called direct coupling Fiber optic connections, as well Lens coupling elements. The device according to the invention is suitable for both coupling systems. Between the two In principle, coupling systems have the following difference: The direct coupling elements must have their end faces Contact the lens coupling elements as free of gaps as possible can with axial distances of many millimeters be coupled.

Es ist an sich bekannt, Lichtwellenleiter in einer Fassung unterzubringen. In den "nachrichten elektronik" 4-1977 ist in dem Artikel von M.A. Bedgood, J. Leach und M. Matthews: Lösbare Steckverbindungen in Lichtleitfasern auf Seite 87, mittlere Spalte, 2. Abschnitt und Bild 8 eine Möglichkeit dafür angegeben, wie eine Fassung gestaltet werden kann. Aus Bild 8 ist außerdem ersichtliche, wie ein einzelner gefaßter Lichtwellenleiter fixiert werden kann.It is known per se, optical fiber in a version to accommodate. In the "news electronics" 4-1977 is in the article by M.A. Bedgood, J. Leach and M. Matthews: Detachable connectors in optical fibers on page 87, middle column, 2nd section and picture 8 one possibility for how a frame can be designed. From picture 8 you can also see how a single one can be fixed optical fiber.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist zur Fixierung mehrerer gefaßter Lichtwellenleiter geeignet. Für die präzise Fluchtung in axialer Richtung ist die Parallelität der Seitenwände der Nut zueinander bestimmend. Es werden keine besonderen Anforderungen an die Querschnittsform der Nut gestellt, aber es ist wichtig, daß die Querschnittsform der Nut bereichsweise gleich bleibt. Insbesondere an den Stellen, an denen Lichtwellenleiterenden in der Nut liegen, sollte der Querschnitt der Nut sich nicht ändern.The device according to the invention is for fixing several mounted fiber optic suitable. For the precise Alignment in the axial direction is the parallelism of the Side walls of the groove determining each other. There will be none special requirements for the cross-sectional shape of the groove posed, but it is important that the cross-sectional shape of the Groove remains the same in some areas. Especially to the Places where fiber ends lie in the groove the cross section of the groove should not change.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung können zwei gefaßte Lichtwellenleiter oder zwei Paare von Lichtwellenleiterenden, wobei die Lichtwellenleiterenden eines Paares miteinander fluchten, nebeneinander auf den Nutgrund gelegt werden. In the device according to the invention, two can Optical fiber or two pairs of Optical fiber ends, the optical fiber ends of a couple cursing each other, side by side on the To be laid.

Es ist möglich die Lichtwellenleiter bzw. die Paare von Lichtwellenleiterenden in der Nut zu stapeln. In der ersten Lage auf dem Nutgrund befinden sich zwei Lichtwellenleiter bzw. zwei Paare von Lichtwellenleitern, die zweite Lage besteht aus einem Zylinder oder einem gefaßten Lichtwellenleiter, der in die zwischen den Fassungen der Lichtwellenleiter der ersten Lage entstehende Vertiefung eingelegt wird und parallel zu den Achsen der Lichtwellenleiter der ersten Lage verläuft. Eine weitere Lage besteht dann wieder aus zwei Lichtwellenleitern bzw. zwei Paaren von Lichtwellenleiterenden. So können die Lagen abwechselnd weitergeschichtet werden. Die letzte Lage muß wieder zwei Lichtwellenleiter aufweisen. Das Andruckelement übt eine Kraft auf diese Lichtwellenleiter der letzten Lage aus. Es ist von Vorteil, daß eine Nut mit rechteckigem Querschnitt universell für zwei oder mehrere Lichtwellenleiter oder -enden anwendbar ist. Die Breite der Nut b muß dabei die folgende Ungleichung erfüllen:It is possible to stack the optical fibers or the pairs of optical fiber ends in the groove. In the first layer on the bottom of the groove there are two optical fibers or two pairs of optical fibers, the second layer consists of a cylinder or a mounted optical fiber, which is inserted into the recess created between the sockets of the optical fibers of the first layer and parallel to the axes the optical fiber of the first layer runs. Another layer then again consists of two optical fibers or two pairs of optical fiber ends. In this way, the layers can be layered alternately. The last layer must again have two optical fibers. The pressure element exerts a force on these optical fibers of the last layer. It is advantageous that a groove with a rectangular cross section can be used universally for two or more optical waveguides or ends. The width of the groove b must satisfy the following inequality:

2d < b < 2d+D 2 d < b <2 d + D

wobei d der Durchmesser einer Fassung eines Lichtwellenleiters ist und D der Durchmesser eines Zylinders ist. Gefaßte Lichtwellenleiter können vorzugsweise gegen Hilfszylinder mit gleichem Durchmesser ausgetauscht werden. Es ist daher möglich jede beliebige Zahl von Lichtwellenleitern in der erfindungsgemäßen Einrichtung unterzubringen. Es ist zweckmäßig, das Andruckelement des Federsystems ebenfalls zylinderförmig auszubilden, obwohl die Präzisionsanforderungen an dieses Teil nicht so hoch sind, wie die an die Zylinder, die zwischen den Lichtwellenleitern liegen, und auch wie die an die Hilfszylinder und Fassungen.where d is the diameter of a socket of an optical waveguide and D is the diameter of a cylinder. Mounted optical fibers can preferably be exchanged for auxiliary cylinders with the same diameter. It is therefore possible to accommodate any number of optical fibers in the device according to the invention. It is expedient to also form the pressure element of the spring system in a cylindrical shape, although the precision requirements for this part are not as high as for the cylinders that lie between the optical fibers, and also for the auxiliary cylinders and sockets.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the device according to the invention explained. Show it:

Fig. 1 Draufsicht auf eine Einrichtung mit positionierten Lichtwellenleitern als Linsenkoppelsystem, Fig. 1 plan view of a device with optical fibers positioned as a lens coupling system,

Fig. 2 Schnitt durch obige Einrichtung, Fig. 2 shows a section by the above means,

Fig. 3 Seitenansicht von obiger Einrichtung, Fig. 3 side view of the above means,

Fig. 4 Schnitt durch eine Einrichtung mit Hilfszylindern. Fig. 4 section through a device with auxiliary cylinders.

In Fig. 1 ist ein Führungsblock 1 mit einer Nut 2 dargestellt, wobei die Nut 2 einen rechteckigen, konstanten Querschnitt aufweist. In der Nut 2 liegen vier Lichtwellenleiterenden 3, die jeweils in einer zylindrischen Fassung 4 gefaßt sind. Die Achse der Lichtwellenleiterenden 3 stimmt mit der der jeweiligen Fassung 4 überein und verläuft parallel zu den Seitenwänden der Nut 2. In der Nut 2 liegen je zwei gefaßte Lichtwellenleiterenden 3 nebeneinander und einander gegenüber. Die Achsen der einander gegenüberliegenden Lichtwellenleiterenden liegen auf einer Geraden. Zwei Andruckelemente 6 werden von einem Federsystem F auf die Fassungen 4 gedrückt.In Fig. 1, a guide block 1 is shown with a groove 2, the groove 2 has a rectangular, constant cross section. In the groove 2 are four optical fiber ends 3 , each of which is contained in a cylindrical socket 4 . The axis of the optical fiber ends 3 coincides with that of the respective holder 4 and runs parallel to the side walls of the groove 2 . In the groove 2 there are two gripped optical fiber ends 3 next to each other and opposite each other. The axes of the opposite optical fiber ends lie on a straight line. Two pressure elements 6 are pressed onto the sockets 4 by a spring system F.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Lichtwellenleiterenden mehrlagig in der Nut 2 des Gehäuses 1 liegen. Die Andruckelemente 6 sind in der Vertiefung zwischen den Fassungen 4 der Lichtwellenleiterenden 3 der obersten Lage angebracht. Sie drücken die Fassungen 4 gegen die Wände der Nut 2 und gegen einen Zylinder 8, der sich zwischen zwei Lichtwellenleiterlagen befindet. An dieser Stelle könnte sich auch ein weiteres Lichtwellenleiterende 3 befinden. Die Achse des Zylinders 8 liegt auf der Schnittlinie der beiden Ebenen, die von jeweils zwei Achsen von sich diagonal gegenüberliegenden Lichtwellenleitern 3, die auf unterschiedlichen Ebenen liegen, aufgespannt wird. From Fig. 2 it can be seen that the optical fiber ends are multilayered in the groove 2 of the housing 1 . The pressure elements 6 are attached in the recess between the sockets 4 of the optical fiber ends 3 of the top layer. You press the sockets 4 against the walls of the groove 2 and against a cylinder 8 , which is located between two optical fiber layers. Another optical fiber end 3 could also be located at this point. The axis of the cylinder 8 lies on the intersection of the two planes, which are spanned by two axes of diagonally opposite optical waveguides 3 , which lie on different planes.

Zwischen den ausgerichteten Lichtwellenleiterenden 3 befindet sich ein freier Raum 10 in dem optische Einrichtungen, beispielsweise optische Schaltmittel, untergebracht werden können. Dies ist aus Fig. 3 besonders gut ersichtlich, in der die oben bereits beschriebene Vorrichtung nochmals von der Seite zu sehen ist.Between the aligned optical fiber ends 3 there is a free space 10 in which optical devices, for example optical switching means, can be accommodated. This can be seen particularly well from FIG. 3, in which the device already described above can be seen again from the side.

In Fig. 4 ist wieder ein Führungsblock 1 mit Nut 2 zu sehen, in dem Lichtwellenleiter 3, die jeweils in einer Fassung 4 gefaßt sind, gestapelt sind. An zwei Stellen sind ersatzweise Hilfszylinder 9 zum Stapeln eingesetzt. So kann man eine gewünschte Position der Lichtwellenleiter 3 erreichen, die beispielsweise für einen bestimmten Schaltmechanismus notwendig ist. Zwischen den einzelnen Lagen von Lichtwellenleitern 3 befinden sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel Zylinder 8. Ein Andruckelement 6 und ein Federsystem F sind zum Halten der einzelnen Elemente in der Nut 2 vorgesehen. Das Andruckelement 6 ist zylinderförmig und drückt gleichzeitig auf eine Fassung 4 und einen Hilfsyzlinder 9. Durch die Anordnung wird bewirkt, daß die Kraft auf den Hilfszylinder 9 sowohl eine Komponente in Richtung Nutgrund als auch eine Komponente in Richtung der Seitenwand, die der Hilfszylinder 9 berührt, hat. Analoges gilt für die Kraft auf die Fassung 4.In FIG. 4 is shown with groove 2 again, a guide block 1, in the optical waveguide 3, which are respectively combined into a socket 4 stacked. As an alternative, auxiliary cylinders 9 are used for stacking at two points. In this way, a desired position of the optical waveguide 3 can be achieved, which is necessary, for example, for a specific switching mechanism. In this exemplary embodiment, too, there are cylinders 8 between the individual layers of optical waveguides 3 . A pressure element 6 and a spring system F are provided for holding the individual elements in the groove 2 . The pressure element 6 is cylindrical and at the same time presses on a socket 4 and an auxiliary cylinder 9 . The arrangement has the effect that the force on the auxiliary cylinder 9 has both a component in the direction of the groove base and a component in the direction of the side wall which the auxiliary cylinder 9 touches. The same applies to the force on version 4 .

Das Federsystem F ist derart gestaltet, daß eine Federkraft in Richtung Nutgrund auf das Andruckelement 6 wirkt. Es ist zweckmäßig, das Federsystem F seitlich wegklappbar auszubilden, da ein Einlegen der Lichtwellenleiterenden 3 dadurch erleichtert wird.The spring system F is designed such that a spring force acts on the pressure element 6 in the direction of the groove base. It is expedient to design the spring system F to be folded away to the side, since insertion of the optical fiber ends 3 is thereby facilitated.

Durch das Ausführungsbeispiel wird ein weiterer Vorteil der Erfindung deutlich: Mehrere Lichtwellenleiter können auf sehr engem Raum nebeneinander positioniert werden. Die Einrichtung kann daher für Linsenkoppelelemente oder direkt koppelnde Lichtwellenleiterverbindungen, aber auch für optische Schalter angewendet werden.Another advantage of the embodiment is Invention clear: Several optical fibers can very narrow space can be positioned side by side. The Setup can therefore be used for lens coupling elements or directly coupling fiber optic connections, but also for optical switches are applied.

Claims

1. Device with at least one positioned optical fiber with the following features:

a) A guide block ( 1 ) with a groove ( 2 ), which has an approximately rectangular cross section, is provided.
b) The cross section of the groove ( 2 ) is constant in some areas.
c) In the groove ( 2 ) there are several layers with auxiliary cylinders and with at least one optical fiber ( 3 ).
d) A spring system ( F ) with pressure element ( 6 ) is provided, which holds the optical waveguide ( 3 ) in the groove ( 2 ).
e) The optical waveguide ( 3 ) is mounted in a cylindrical socket ( 4 ) such that the longitudinal axis of the optical waveguide ( 3 ) coincides with the cylindrical axis of the socket ( 4 ).
f) On levels parallel to the groove base ( 7 ) there are pairs of optical fibers ( 3 ) in sockets ( 4 ) or an optical fiber in the socket ( 4 ) and an auxiliary cylinder ( 9 ) or two auxiliary cylinders ( 9 ).
g) The auxiliary cylinder ( 9 ) have the same outer diameter as the sockets ( 4 ) of the optical waveguide ( 3 ).
h) located between two adjacent layers of grouped optical fibers (3) and auxiliary cylinders (9) is either a cylinder (8) or an auxiliary cylinder (9) or a further Combined optical waveguide (3), wherein the axis of the cylinder (8) or the auxiliary cylinder ( 9 ) or the mounted optical waveguide ( 3 ) coincides with the intersection of those two planes which are spanned by two axes of diagonally opposite optical waveguides ( 3 ) or auxiliary cylinders ( 9 ) in different positions.
i) The pressure element ( 6 ) of the spring system ( F ) is designed in such a way that a force acts on lying, gripped optical waveguide ( 3 ) or auxiliary cylinder ( 9 ) at the same time, the force coming from one component with a direction towards the Groove base ( 7 ) and a component with direction towards the side wall of the groove ( 2 ) touched by the respective socket ( 4 ) or auxiliary cylinder ( 9 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the pressure element ( 6 ) of the spring system ( F ) is cylindrical and the axis of the cylindrical pressure element is aligned parallel to the axes of the optical fibers.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that in each case two optical fiber ends ( 3 ) in the groove ( 2 ) are coaxially aligned.

4. Device according to claim 3, characterized in that optical devices are provided between the optical fiber ends ( 3 ).

5. Application of a device according to claim 3 for Lens coupling elements or direct coupling elements Fiber optic connections.