DE4020528A1 - Optische verbindung der enden zweier koaxialer lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Verbindung der Enden zweier koaxialer Lichtwellenleiter, deren Stirnflächen koplanar und schräg zur optischen Achse der LWL einander gegenüberliegen.

Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 der EP-A 88 410 dargestellt. Die Stirnflächen sind um einen solchen Winkel schräg gestellt, daß an den an Luftschichten angrenzenden Stirnflächen der LWL reflektierte Lichtanteile in einem Winkel reflektiert werden, welcher größer als die numeri­ sche Apertur der LWL ist. Reflektierte Strahlung kann dann nicht im sendenden LWL zurückgeführt werden. Das ist wichtig für die Übertragungsqualität in optischen Kommuni­ kationssystemen. Insbesondere soll in sendende Laser möglichst kein Licht zurückgestreut werden.

Bei der bekannten Lösung ist ein Spalt zwischen den gegen­ überliegenden Stirnflächen der LWL unvermeidbar. Wenn sich im Spalt ein Medium mit gegenüber dem Material der LWL erheblich unterschiedlichem Brechungsindex (wie insbeson­ dere Luft) befindet, verläuft der Strahlengang in den beiden zu verbindenden LWL parallelversetzt. Bei koaxialer Gegenüberlage der LWL entstehen dadurch Koppelverluste. Darüberhinaus ergeben sich zusätzliche optische Dämpfungen infolge der Spaltschicht an sich, welche auch temperatur­ abhängig sein können. Ein planparalleles Aneinanderliegen der Stirnflächen ist im bekannten Fall praktisch nicht erreichbar. Mit Winkelunterschieden der Schrägstellung zweier kontaktierender Stirnflächen muß gerechnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß einerseits Fresnel-Reflexionen in den LWL vermieden werden und daß andererseits möglichst geringe optische Durchgangsdämpfungen von einem zum anderen LWL verursacht werden.

Die Lösung gelingt dadurch, daß die Stirnflächen mit einer konvexen Balligkeit versehen sind und spaltfrei aneinanderliegen. Eine ballige Stirnfläche vermag an sich nicht reflexionsmindernd zu wirken, da sie gerade keine ebene Grenzfläche mit gleichbleibendem Neigungswinkel darstellt. Es wurde jedoch festgestellt, daß sich die kleinflächigen Kuppen der LWL beim Aneinanderdrücken selbst bei geringer Druckkraft flachdrücken und dann ebene geneigte Flächen bilden.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist relativ unempfindlich gegen geringe toleranzbedingte Relativverdrehungen der Stirnflächen. Dämpfende Luftschichten zwischen den LWL sind nahezu vollständig beseitigt. Durch die Erfindung wird es möglich, reflexionsarme und gleichzeitig besonders dämpfungsarme optische Steckverbinder herzustellen.

Dazu ist es vorteilhaft, die Stirnflächen der LWL bewußt mit Druck aneinanderzulegen, welcher derart bemessen ist, daß zumindest die Kernbereiche der LWL infolge elastischer Verformung flach und satt aneinanderliegen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Balligkeit im wesentlichen symmetrisch um eine zur optischen Achse der Lichtwellenleiter geneigte Schrägachse ist. Eine solche Ausführung ist einfach beispielsweise durch Schleifen herstellbar und führt zu gleichmäßigen optischen Eigenschaften von serienmäßig hergestellten Verbindungen.

Gute Ergebnisse wurden dadurch erzielt, daß der Winkel zwischen der optischen Achse der LWL und der Schrägachse mehr als 30 beträgt.

Eine bevorzugte Lösung für optische Steckverbindungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter konzentrisch in Steckerstiften angeordnet sind, und daß die Endflächen der Steckerstifte konvex ballig hergestellt sind. In einem gemeinsamen Bearbeitungsvorgang werden jeweils die Endflächen des LWL und des Steckerstiftes gemeinsam bündig und ballig bearbeitet.

Um die erforderliche genaue relative Winkellage der beiden zu verbindenden LWL automatisch zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Lichtwellenleiter bzw. die Steckerstifte in relativ zueinander winkelfixierter Lage aneinanderliegen. Dabei können positionierende Verdrehsicherungen in der Art vorgesehen werden, wie sie zur Lösung vergleichbarer Probleme in der DE-OS 34 16 025 beschrieben sind. Dabei greifen radiale Nocken der Steckerstifte in korrespondierende Ausnehmungen einer die Steckerstifte aufnehmenden Hülse ein.

Die Figur zeigt, teilweise im Längsschnitt, eine erfindungsgemäß gestaltete optische Steckverbindung zweier Lichtwellenleiter.

In Steckerstiften 1 und 2 sind koaxial und zentrisch gestrichelt angedeutete LWL 3 und 4 eingeklebt. Die Steckerstifte 1 und 2 sind in gegenüberliegende Öffnungen einer Steckerhülse 5 eingeführt.

Die Stirnflächen der Steckerstifte 1 und 2 und damit auch der LWL 3 und 4 sind ballig geschliffen in Form von um die Schrägachse 8 symmetrischen konvexen Kuppen 6 und 7. Die Schrägachse 8 ist zur optischen Achse 9 der LWL 3 und 4 um einen Winkel α = 10° geneigt, welcher aus Sicherheitsgründen größer als ein Mindestwinkel von 3° gewählt wurde. Die Kuppen 6 und 7 liegen mit geringem Druck aneinander an. Im Bereich der LWL 3 und 4 sind sie dann flachgedrückt. Dadurch entstehen zur Schrägachse 8 orthogonale Stirnflächen 10 der LWL 3 und 4. Reflektierte Anteile der durch den LWL 3 oder den LWL 4 auf die Stirnflächen 10 gelangende Strahlung werden wegen der Neigung der Stirnfläche 10 nicht im LWL 3 bzw. im LWL 4 zurückgeführt.

In der Figur sind die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile einer optischen Verbindung schematisch dargestellt. Dem Fachmann ist vielfältig bekannt, beispielsweise durch die eingangs genannte EP-A 88 410, wie optische Steckverbindungen im einzelnen zu gestalten sind. In dieser Druckschrift ist auch beschrieben, wie ein elastischer Andruck der Steckerstifte erreichbar ist.

Für die in der Figur dargestellte optische Steckverbindung sind Maßnahmen empfehlenswert, welche die Einführung der Steckerstifte 1 und 2 in die Steckerhülse 5 nur in fest vorgegebener Winkelzuordnung erlauben. Entsprechende in der Figur nicht dargestellte Lösungen sind dem Fachmann durch die DE-OS 34 16 025 bekannt.

Claims (6)

1. Optische Verbindung der Enden zweier koaxialer Lichtwellenleiter (LWL 3, 4), deren Stirnflächen (10) koplanar und schräg zur optischen Achse (9) der LWL (3, 4) einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen mit einer konvexen Balligkeit (Kuppen 6, 7) versehen sind und spaltfrei aneinanderliegen.

2. Optische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (10) mit Druck aneinanderliegen.

3. Optische Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Balligkeit symmetrisch um eine zur optischen Achse (9) der Lichtwellenleiter (3, 4) geneigte Schrägachse (8) ist.

4. Optische Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α zwischen der optischen Achse (9) der LWL (3, 4) und der Schrägachse (8) mindestens 3° beträgt.

5. Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (3, 4) konzentrisch in Steckerstiften (1, 2) angeordnet sind, und daß die Endflächen der Steckerstifte (1, 2) konvex ballig (Kuppen 6, 7) hergestellt sind.

6. Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (3, 4) bzw. die Steckerstifte (1, 2) in relativ zueinander winkelfixierter Lage aneinanderliegen.