DE4030291A1

DE4030291A1 - Verbindungsanordnung fuer optische fiber, die von metallroehren umschlossen sind, und verfahren zum verbinden von optischen fibern, die von metallroehren umschlossen sind

Info

Publication number: DE4030291A1
Application number: DE4030291A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Toya; Yoshiyuki Hiramoto; Koji Sasaki; Koichi Abe; Tatsuo Teraoka; Hirokazu Shiga; Yasunori Yoshie
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2010-09-26
Also published as: DE4030291C2; JPH03174106A; US5076657A; JP2790912B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für optische Fiber, die von Metallröhren umschlossen sind, und insbesondere eine Verbindungsanordnung für optische Fiber und ein Verfahren für die Anordnung, bei dem keine Zugspannung auf die optischen Fiber aufgebracht wird bzw. darin verbleibt, um eine Beeinträch tigung der Übertragungscharakteristika der optischen Fiber zu vermeiden.

Bei der Anwendung von optischen Fibern in Unterwasserkabeln befindet sich die optische Fiber in einer Metallröhre, beispiels weise aus rostfreiem Stahl, so daß die optische Fiber mechanisch verstärkt und derart abgedichtet ist, daß sie wasser- und gas dicht abgeschlossen ist.

Die so von der Metallröhre umgebene optische Fiber wird mit den Seelen eines Energie- oder Kommunikationskabels verseilt, so daß sie ein Unterwasserkabel bildet. Unterwasserkabel werden mit einer Länge von mehreren Kilometern hergestellt. Daher muß eine vorbestimmte Anzahl von Unterwasserkabeln miteinander verbunden werden, um eine vorbestimmte Länge eines Unterwasserkabels zu bilden, welches einen Kanal oder dergleichen überquert, und zwar mittels einer vorbestimmten Anzahl von Außenverbindungen. In diesem Fall ist der Außendurchmesser der Verbindungen der mit einander verbundenen Unterwasserkabel so ausgelegt, daß er dem jenigen der verbleibenden Teile des verbundenen Unterwasserkabels gleich ist. In derselben Weise werden Metallröhren, welche optische Fiber enthalten, miteinander verbunden, um in dem ver bundenen Unterwasserkabel derart angeordnet zu werden, daß der Außendurchmesser miteinander verbundener Teile der Metallröhren gleich demjenigen der verbleibenden Teile der Metallröhren ist. Bei diesem Unterwasserkabel kann eine optische Fiber, welche von einer Metallröhre umschlossen ist, von verseilten optischen Fibern usw. ersetzt werden.

Darüber hinaus wird eine optische Fiber auch bei Unterwasser- Sondenkabeln in der Form angewendet, daß sie in einer Metallröhre in der gleichen Weise enthalten ist, wie oben im Hinblick auf Unterwasserkabel erläutert. Auch bei dieser Gebrauchsweise werden Metallröhren, welche optische Fiber enthalten, derart miteinander verbunden, daß sie an den miteinander verbundenen Teilen den gleichen Durchmesser aufweisen, wie an den übrigen Teilen der Metallröhren. Das bedeutet, daß keine Anschlußbox verwendet wird, um die von Metallröhren umgebenen optischen Fiber miteinan der zu verbinden.

Im Hinblick darauf ist nachstehend ein herkömmliches Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metallröhren umgeben sind, erläutert.

Zunächst wird jede der Metallröhren, welche zu verbindende optische Fiber beinhalten, an einem Anschlußendabschnitt für eine vorbestimmte Länge entfernt, welche beispielsweise circa 50 cm beträgt. Dann wird eine Hülse über eine der Metallröhren gebracht und die optischen Fiber werden aufgeschmolzen, um miteinander verbunden zu werden. Dann wird die Hülse so bewegt, daß sie über der Verbindung der optischen Fiber angeordnet ist, so daß die Hülse über beiden entfernten Endabschnitten der Metallröhren liegt. Sodann wird die Hülse mit den Endabschnitten der Metall röhren beispielsweise mittels eines Gasbrenners verlötet. Schließlich wird der Außendurchmesser der verlöteten Hülse mittels eines Zwei-Schlitz-Preßringes auf denjenigen der Metall röhren verringert. Durch diese Durchmesserverringerung der Hülse wird dieselbe um 10% verlängert, d. h. um 10 cm bei einer Hülse von 1 m, so daß die verbundenen optischen Fiber entsprechend der Längung der Hülse Zug in axialer Richtung erfahren, wenn die optischen Fiber nicht in den Metallröhren befestigt sind. Somit ist ein Brechen der verbundenen optischen Fiber vermieden.

Das herkömmliche Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metallröhren umschlossen sind, birgt jedoch den Nachteil in sich, daß Zugspannung in den optischen Fibern verbleibt, weil die überschüssige Länge der optischen Fiber etwa 0,05% in Bezug auf die Metallröhren beträgt. Genauer gesagt berechnet sich eine Länge l der optischen Fiber, welche in axialer Richtung gezogen werden muß, um die Längung der Hülse zu absorbieren, nach der nachstehenden Gleichung:
l = 10 cm×100/0.05×1/2=100 m.

Das bedeutet, daß die optischen Fiber in axialer Richtung entlang der Länge von 100 m auf beiden Seiten der Verbindung gezogen werden müssen. Das ist praktisch unmöglich zu realisieren, so daß die erwähnte Restzugspannung in den verbundenen optischen Fibern auftritt. Daraus ergibt sich, daß die mechanische Festig keit der optischen Fiber beeinträchtigt ist, insbesondere im Hinblick auf die sekulären Veränderungen unter Wasser, und daß die Übertragungsverluste gesteigert werden, insbesondere im Hinblick auf die sekulären Veränderungen, welche durch die Ab sorption von Wasserstoff hervorgerufen werden.

Das herkömmliche Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metallröhren umgeben sind, weist einen weiteren Nachteil auf, nämlich darin, daß die Bruchfestigkeit der optischen Fiber von 6 kg auf 1 kg abgesenkt wird, und zwar wegen der Karbonisation von Polyurethanschichten, welche die Seelen der optischen Fiber umschließen, weil die Schichten beim Löten mittels des Gas brenners erhitzt werden.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Verbin dungsanordnung für optische Fiber anzugeben, welche von Metall röhren umschlossen sind, wobei Zugspannungen nicht in den ver bundenen optischen Fibern verbleiben sollen, und darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen der Verbindungsanordnung anzugeben.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbin dungsanordnung für optische Fiber anzugeben, welche von Metall röhren umschlossen sind, wobei die mechanische Festigkeit der verbundenen optischen Fiber nicht beeinträchtigt ist, und ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung anzugeben.

Ein weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbin dungsanordnung für optische Fiber anzugeben, die von Metallröhren umschlossen sind, wobei keine sekulären Veränderungen auftreten, welche die Übertragungsverluste steigern, und ferner ein ent sprechendes Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindungs struktur anzugeben.

Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ver bindungsanordnung für optische Fiber anzugeben, welche von Me tallröhren umschlossen sind, wobei die Bruchfestigkeit der ver bundenen optischen Fiber nicht abgesenkt wird, und darüber hinaus ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbin dungsanordnung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe von einer Verbindungs anordnung nach Anspruch 1 bzw. von einem Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung nach Anspruch 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegen stand der Unteransprüche.

Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbei spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung mit weiteren Einzel heiten näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1A bis 1C Schnittdarstellungen zur Erläuterung eines her kömmlichen Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metallröhren umschlossen sind;

Fig. 1D eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D in Fig. 1C;

Fig. 2A bis 2E Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, nach einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3A bis 3D Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, nach einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4A bis 4F Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, nach einem dritten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5A bis 5D Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, nach einem vierten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6A bis 6D Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, nach einem fünften Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 7A bis 7E Schnittansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, nach einem sechsten Aus führungsbeispiel der Erfindung.

Bevor das Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metallröhren umschlossen sind, nach dem ersten Ausführungsbei spiel der Erfindung erläutert wird, sei nachstehend das herkömm liche Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metall röhren umschlossen sind, unter Bezugnahme auf die Figuren 1A bis 1D erläutert.

Gemäß der Fig. 1A sind zwei Metallröhren 2A und 2B, welche optische Fiber 1A und 1B enthalten, an den Verbindungsendab schnitten jeweils auf einer Länge von 50 cm entfernt, so daß die optischen Fiber 1A und 1B jeweils auf einer Länge von 50 cm frei liegen. Bei diesem Verfahren sind die Metallröhren 2A und 2B aus rostfreiem Stahl, haben einen Außendurchmesser von 1 mm und sind 0,1 mm dick, um bei geringem Gewicht große mechanische Festigkeit zu haben im Hinblick auf Außendruck zum Widerstehen von hydro statischem Druck in einer Größe von beispielsweise 1000 kg/cm². Die optischen Fiber 1A und 1B haben einen Außendurchmesser von ca. 3 mm. Sodann wird eine Hülse 3 mit einer Länge von etwas mehr als 1 m über der Metallröhre 2A angeordnet.

Gemäß Fig. 1B werden die optischen Fiber 1A und 1B an einem Verbindungspunkt 1C durch Schmelzen ihrer Enden miteinander verbunden. Sodann wird die Hülse 3 in Richtung auf die miteinan der verbundenen optischen Fiber bewegt, so daß die miteinander verbundenen optischen Fiber 1A und 1B von der Hülse 3 umgeben sind. Danach wird Pasten-Lötmittel 4 auf entsprechende über lappende Abschnitte der Metallröhren 2A und 2B und der Hülse 3 aufgebracht und mittels eines Gasbrenners 5 erhitzt. Dadurch wird die Hülse 3 an ihren beiden Endabschnitten mit den Metall röhren 2A und 2B verbunden. In diesem Fall penetriert das Löt mittel 4 in einen Spalt zwischen der Hülse 3 und einer ent sprechenden der Metallröhre 2A und 2B. Wenn die penetrierte Länge des Lötmittels 4 etwa 5 mm beträgt, ist die Verbindungs festigkeit der gelöteten Teile etwa so, daß sie ungefähr den jenigen der übrigen Abschnitte der Metallröhren 2A und 2B gleich ist, und zwar durch metallurgisches Zusammenwachsen dazwischen.

Gemäß Fig. 1C wird ein Zwei-Schlitz-Preßring über der Metall röhre 2A angebracht und über die verlötete Hülse 3 geschoben, um an die Metallröhre 2B zu gelangen, und zwar mittels einer vorbe stimmten Zugkraft. In der Praxis werden vier Arten von Zwei- Schlitz-Preßringen 6 verwendet, die unterschiedliche Reduzier grade aufweisen, wobei nacheinander der mit dem größten Reduzier grad bis hin zu demjenigen mit dem kleinsten Reduziergrad im Hinblick auf den Durchmesser der Hülse 3, einschließlich der verbundenen Abschnitte 7A und 7B verwendet werden, so daß vier Schritte erfolgen. Die Röhre 3 kann anstelle der Verwendung von Lötmittel mit den Metallröhren 2A und 2B verschweißt werden.

Fig. 1D zeigt einen Querschnitt der optischen Fiber 1A, welche eine Seele 10 und eine Einfassung aus Kunststoff umfaßt, sowie die Metallröhre 2A, geschnitten entlang der Linie D-D in Fig. 1C.

Bei dieser Verbindungsanordnung tritt der genannte Nachteil auf, und zwar in dem Fall, daß die Hülse 3 bezüglich ihres Durch messers verringert wird, so daß sie sich um 10% verlängert, weil eine Verlängerung der optischen Fiber nur um maximal 5% bis 6% möglich ist. Dies ist an dieser Stelle jedoch nicht noch einmal erläutert.

Nachstehend wird ein Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, welche von Metallröhren umschlossen sind, nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figu ren 2A bis 2E erläutert.

Gemäß Fig. 2A befinden sich optische Fiber 1A und 1B mit jeweils einem Außendurchmesser von 0,25 mm in Metallröhren 2A und 2B, die jeweils einen Außendurchmesser von 0,8 mm und einen Innendurch messer von 0,6 mm haben. Die Metallröhren 2A und 2B werden an den Verbindungsendabschnitten jeweils auf einer Länge von 50 cm entfernt, so daß die optischen Fiber 1A und 1B an den Verbin dungsendabschnitten jeweils auf einer Länge von 50 cm freiliegen. Eine Hülse 3 aus rostfreiem SUS-Stahl mit einer Länge von 94 cm, einem Außendurchmesser von 1,1 mm und einem Innendurchmesser von 0,9 mm wird über der Metallröhre 2A angeordnet.

Gemäß Fig. 2B werden die optischen Fiber 1A und 1B geschmolzen, um an einem Verbindungspunkt 1C miteinander verbunden zu werden.

Dann wird die Hülse 3 bewegt, um über den verbundenen optischen Fibern 1A und 1B angeordnet zu werden, so daß die Hülse 3 den Endabschnitt des Metallrohres 2A um 2 cm überlappt. Danach wird ein Pasten-Lötmittel 4 mit 50 Gew-% Sn und 50 Gew.-% Pb und einem Fließmittel, das ausschließlich für rostfreien Stahl ver wendet wird, auf den überlappten Bereich aufgebracht und es wird ein Paar Elektroden 25 darum angeordnet, um das Lötmittel 4 und den überlappten Bereich zu erhitzen. Die Elektroden 25 sind über einen Stabilisierungswiderstand 24 mit einem Transformator 23 verbunden, welcher von einer Überwachungseinheit 22 überwacht wird. Die Überwachungseinheit 22 steuert die Elektroden 25, so daß sie für eine vorbestimmte Dauer von beispielsweise 0,2s eine Entladung um das auf den überlappten Bereich aufgebrachte Lötmittel 4 herum ausführen, und zwar entsprechend einer Wechsel spannung von einer Spannungsquelle 21. Dies geschieht sechsmal. Dadurch penetriert geschmolzenes Lötmittel in einen Spalt des Überlappungsbereiches zwischen der Metallröhre 2A und der Hülse 3 auf etwa 5 mm. Somit ist die Hülse 3 fest mit der Metallröhre 2 an dem Ende derselben verbunden.

Gemäß Fig. 2C wird ein Zwei-Spalt-Preßring 6 über der Metall röhre 2A angebracht und über den Überlappungsbereich und die Hülse 3 geschoben, mit Ausnahme eines freien Endabschnittes der Hülse 3 mit einer Länge von etwa 2cm, so daß eine Längung der Hülse 3 infolge der Durchmesserverringerung um 10% erreicht wird. Demzufolge überlappt der freie Endabschnitt der Hülse 3 den Endabschnitt der Metallröhre 2B, wie dies klar aus der Figur hervorgeht. Zu diesem Zweck werden vier Zwei-Spalt-Preßringe mit unterschiedlichen Reduziergraden in der Praxis verwendet.

Gemäß Fig. 2D wird Lötmittel 4 der vorgenannten Art auf den Überlappungsbereich der Hülse 3 und der Metallröhre 2B aufge bracht und mittels der Elektroden 25 in derselben Weise erhitzt, wie der Überlappungsbereich der Hülse 3 und der Metallröhre 2A. Somit ist der gegenüberliegende Endabschnitt der Hülse 3 fest mit dem Endabschnitt der Metallröhre 2B verbunden. Sodann wird der Zwei-Spalt-Preßring 6 auf den letzteren Überlappungsbereich aufgebracht, welcher dadurch im Hinblick auf seinen Durchmesser reduziert wird, und zwar entsprechend dem restlichen Bereich der Hülse 3, der zuvor mit "freier Endabschnitt" bezeichnet worden ist. Somit ist eine Verbindungsanordnung der optischen Fiber 1A und 1B, welche von Metallröhren 2A und 2B umschlossen sind, gemäß Fig. 2E schließlich erhalten. Bei diesem Verbindungsaufbau wird eine mechanische Festigkeit von 22 kgf erreicht, welche den selben Wert hat, wie diejenige in den restlichen Abschnitten der Metallröhre 2A und 2B. Mehr noch: die Beeinträchtigungen der Umfassungen und Kerne der optischen Fiber 1A und 1B, welche infolge der Steigerung der Temperatur nach dem herkömmlichen Verfahren auftreten, sind bei diesem bevorzugten Ausführungsbei spiel nicht festzustellen, weil die Elektroden 25 für eine vorbe stimmte Dauer von beispielsweise 0,6s entladen. Was die Zug festigkeit der optischen Fiber 1A und 1B betrifft, so werden die optischen Fiber 1A und 1B nur von der Längung des letzten Über lappungsbereiches und des sogenannten freien Endabschnittes der Hülse 3 beeinflußt. Diese Längung l ist in der nachstehenden Gleichung berechnet, und zwar für den Fall, daß die Längung der Hülse 3 10% beträgt:
l = 20×0,1=2 mm.

Diese Länge l ist gleich einer prozentualen Längung p ent sprechend der nachstehenden Gleichung, und zwar für den Fall, daß die Länge der Verbindung 1 m beträgt:
p = 2/1000 = 0,2%.

Diese prozentuale Längung kann vernachlässigt werden, weil eine optische Fiber normalerweise um 5% bis 6% verlängert werden kann.

Ein Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, die von Metallröhren umschlossen sind, nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3D erläutert.

Gemäß Fig. 3A sind Metallröhren 2A und 2B, welche optische Fiber 1A und 1B beinhalten, an Verbindungsendabschnitten auf einer Länge von etwa 50 cm entfernt, wie es unter Bezugnahme auf das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel erläutert ist. Die äußeren und inneren Durchmesser der Metallröhren 2A und 2B und der äußere Durchmesser der optischen Fiber 1A und 1B sind die gleichen wie diejenigen nach dem ersten bevorzugten Ausführungs beispiel. Sodann werden die optischen Fiber 1A und 1B aufge schmolzen, um miteinander verbunden zu werden, und zwar an einem Verbindungspunkt 1C. Danach werden Zwei-Schlitz-Preßringe (nicht gezeigt) jeweils über den Metallröhren 2A und 2B angeordnet, um dieselben um eine Länge von beispielsweise 12,5 m zu längen, wie es durch das Bezugszeichen l₀ angegeben ist.

Gemäß Fig. 3B werden diejenigen Abschnitte der Metallröhren 2A und 2B, welche der Länge l₀ entsprechen, im Hinblick auf ihren Durchmesser verringert, um eine Längung von 0,5 m, entsprechend 4%, zu erreichen. In diesem Fall wird der Außendurchmesser der Metallröhren 2A und 2B auf 0,7 mm reduziert, während ein Teil der Metallröhren 2B, der mit dem Bezugszeichen l₁ bezeichnet und 2 cm lang ist, nicht im Hinblick auf seinen Außendurchmesser redu ziert wird, um einen Innendurchmesser von 0,6 mm zu erhalten. Zusätzlich wird ein Zwei-Schlitz-Preßring (nicht gezeigt) über der Metallröhre 2A angeordnet, um den Außendurchmesser derselben entlang einer Länge von beispielsweise 10 cm zu reduzieren, wie dies durch das Bezugszeichen l₃ bezeichnet ist.

Gemäß Fig. 3C ist der mit dem Bezugszeichen l₃ bezeichnete Teil der Metallröhre 2A bezüglich seines Außendurchmessers auf 0,58 mm reduziert, um in den nicht-reduzierten Endabschnitt l₁ der Me tallröhre 2B eingeführt zu werden (mit Bezugszeichen l₄ bezeich net).

Gemäß Fig. 3D wird der gemäß Fig. 3C ausgebildete überlappende Abschnitt der Metallröhren 2A und 2B mit einem Laserstrahl be strahlt. Der Laserstrahl wird von einem Lasergerät 31 emittiert, beispielsweise einem YAG-Laser mit einer Leistung von 250 W, der mittels einer Überwachungseinheit 32 überwacht wird. Der Laser strahl wird von einem Spiegel 34 reflektiert und mit einer Fokus sierlinse 33 auf dem überlappenden Abschnitt fokussiert. Auf der gesamten Peripherie des überlappenden Abschnitts wird wiederholt eine Punktschweißung ausgeführt, und zwar mit einer Pulsbreite von 2 ms, einem Pulsintervall von ca. 5 s und mit einer Anzahl von 20 bestrahlenden Laserstrahlpulsen. Diese werden mittels der Überwachungseinheit 32 überwacht.

Bei der so verbundenen Struktur nach dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine mechanische Festigkeit von 22 kgf erreicht. Dies entspricht dem Festigkeitswert der übrigen Teile der Metallröhren 2A und 2B. Es erfolgt darüber hinaus keine Beeinträchtigung der Ummantelungen und der Seelen der optischen Fiber 1A und 1B, weil der Laserlichtstrahl auf die überlappenden Teile der Metallröhren 2A und 2B mit einem Pulsintervall von 5 s gerichtet wird.

Ein Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, die von Metallröhren umschlossen sind, nach dem dritten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 4A bis 4F beschrieben.

Gemäß Fig. 4A haben Metallröhren 2A und 2B aus SUS 404 rost freiem Stahl einen Außendurchmesser von 0,9 mm und einen Innen durchmesser von 0,7 mm. Sie enthalten optische Fiber 1A und 1B mit einer Ummantelung aus mit ultraviolettem Licht behandeltem Harz-Werkstoff. Der Außendurchmesser beträgt 0,4 mm. Gleichzeitig wird eine Hülse 3 aus SUS 304 rostfreiem Stahl mit einem Außen durchmesser von 1,2 mm und einem Innendurchmesser von 1,0 mm bei einer Länge von 900 mm hergestellt. Diese Hülse weist einen Ab schnitt 3A mit verringertem Durchmesser auf einer Länge von 25 mm mit einem Außendurchmesser von 0,9 mm und einem Innendurchmesser von 0,7 mm auf, der an einen Endabschnitt 3B mit 25 mm Länge an schließt.

Zunächst werden die Metallröhren 2A und 2B an den Verbindungsend abschnitten entfernt, um die optischen Fiber 1A und 1B jeweils auf eine Länge von 650 mm freizulegen, und die Hülse 3 wird über der Metallröhre 2B angeordnet, so daß der Abschnitt 3A mit ver mindertem Durchmesser in Kontakt mit dem Endabschnitt der Metall röhre 2B kommt.

Gemäß Fig. 4B werden die optischen Fiber 1A und 1B geschmolzen, um an einem Verbindungspunkt 1C verbunden zu werden. Der verbun dene Abschnitt der optischen Fiber 1A und 1B wird mit einem mit ultraviolettem Licht behandelten Harzwerkstoff ummantelt. Gemäß den Ergebnissen eines Bestätigungstests wird bei den miteinander verbundenen optischen Fibern 1A und 1B eine mechanische Verbin dungsfestigkeit von 2 kgf erreicht. Der Bestätigungstest kann an dem Verbindungsabschnitt in einfacher Weise ausgeführt werden, weil die optischen Fiber 1A und 1B auf einer Länge von 650 mm wegen des Entfernens der Endabschnitte der Metallröhren 2A und 2B offenliegt, was mehr ist, als die dafür erforderliche Länge von 500 mm.

Gemäß Fig. 4C wird die Hülse gegen die Metallröhre 2B bewegt, so daß der im Durchmesser verringerte Teil 3A der Hülse 3 in Kontakt mit dem Endabschnitt der Metallröhre 2A kommt und der Endabschnitt 3B der Hülse 3 die Metallröhre 2A überlappt. Puls laserlicht, welches von einem YAG-Lasergerät (nicht gezeigt) emittiert und mittels einer Fokussierlinse 33 fokusiert wird, wird sodann auf den Überlappungsabschnitt des Hülsenendab schnittes 3B und der Metallröhre 2A gerichtet, und zwar mit vorbestimmter Pulsbreite und Pulsrate. Wie klar zu erkennen ist, wird das Pulslaserlicht auf das äußerste Ende des Hülsenendab schnittes 3B gerichtet, so daß die Hülse 3 mit der Metallröhre 2A an dem Überlappungsabschnitt verschweißt wird. Bei diesem Schweißschritt wird das Pulslaserlicht um dem überlappenden Abschnitt gedreht, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 1 U/min und bei einer Laserleistung von 0,4 J, einem Pulsintervall von 2s und einer Defokussierdistanz des Pulslaserlichtes von 4 mm. Unter diesen Schweißbedingungen beträgt die Maximaltemperatur in dem Inneren des Überlappungsbereiches der Metallröhre 2A und der Hülse 3 120°C. Daher werden Ummantelungen und Seelen der op tischen Fiber 1A und 1B nicht beeinträchtigt.

Gemäß Fig. 4D wird ein Zwei-Schlitz-Preßring 6 über dem im Durchmesser reduzierten Abschnitt 3A der Hülse 3 angeordnet und über die Hülse in Richtung auf den freien Endabschnitt derselben geschoben.

Gemäß Fig. 4E ist die Hülse 3 in ihrem Außendurchmesser vermin dert, mit Ausnahme eines freien Endes derselben und zwar als Folge des Darüberschiebens des Zwei-Schlitz-Preßrings 6. Bei der Durchmesserverringerung werden sechs Arten von Zwei-Schlitz-Preß ringen mit unterschiedlichen Reduziergraden verwendet: 1,15 mm, 1,10 mm, 1,05 mm, 1,00 mm, 0,95 mm und 0,90 mm. Somit wird der Außendurchmesser der Hülse 3 schrittweise verringert. Die maximale Kraft, welche erforderlich ist, den Zwei-Schlitz-Preß ring über die Hülse 3 zu schieben, beträgt 8 kg, so daß keine Längung der Metallröhre 2A und des geschweißten Abschnittes der Metallröhre 2A und der Hülse 3 festzustellen ist. Die Hülse 3 wird um 40% verlängert, so daß das nichtreduzierte freie Ende der Hülse 3 den Endabschnitt der Metallröhre 2B erreicht, um einen Überlappungsabschnitt der Metallröhre 2B und der Hülse 3 auszubilden.

Gemäß Fig. 4F wird der Überlappungsabschnitt genauso ver schweißt, wie der vorherige Überlappungsabschnitt, und zwar mittels eines Pulslaserstrahls, der von der Fokusierlinse 33 fokusiert wird.

Somit ist eine Verbindung für die Kopplung der optischen Fiber 1A und 1B, von den Metallröhren 2A und 2B umschlossen, erreicht. Wie in Fig. 4F dargestellt, hat die Verbindung einen konstanten Innendurchmesser über ihre gesamte Länge. Daher tritt keine Steigerung der Übertragungsverluste auf, welche von kleinen Krümmungen der optischen Fiber 1A und 1B herrühren, und zwar weil bei den optischen Fibern 1A und 1B keine Interferenzen bei der Bewegung der Metallröhren 2A und 2B auftreten.

Ein Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, die von Metallröhren umschlossen sind, nach dem vierten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5A bis 5D erläutert, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, wie sie bei der Erläuterung des ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet worden sind, weshalb die dort gegebenen Erläuterungen hier nicht mehr wiederholt werden.

Gemäß Fig. 5A wird eine Hülse 3 mit einem im Durchmesser vermin derten Abschnitt 3A über einer Metallröhre 2B angeordnet, bevor optische Fiber 1A und 1B an einem Verbindungspunkt 1C miteinander verbunden werden.

Gemäß Fig. 5B wird der im Durchmesser verminderte Abschnitt 3a der Hülse 3 in eine Metallröhre 2A eingeführt, um einen Über lappungsabschnitt der Metallröhre 2A und der Hülse 3 auszubilden. Der Überlappungsabschnitt wird verlötet oder verschweißt, und zwar mittels eines geeigneten Gerätes, wie es durch die Pfeile angedeutet ist.

Gemäß Fig. 5C wird ein Zwei-Schlitz-Preßring 6 über der Metallröhre 2A angeordnet und über die Hülse 3 geschoben, welche da durch im Hinblick auf ihren Außendurchmesser verringert wird, mit Ausnahme eines Überlappungsbereiches der Metallröhre 2B und der Hülse 3. Dann wird der genannte Überlappungsbereich verlötet oder verschweißt, wie dies von Pfeilen angedeutet ist.

Gemäß Fig. 5D wird der genannte Überlappungsbereich, der, wie gesagt, verlötet oder verschweißt ist, im Hinblick auf seinen Außendurchmesser verringert, und zwar mittels eines Zwei-Schlitz-Preß rings 6. Auf diese Art und Weise wird eine Verbindung optischer Fiber 1A und 1B, welche von Metallröhren 2A und 2B umschlossen sind, erreicht, wobei die Metallröhren Verbindungs abschnitte 7A und 7B aufweisen.

Ein Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, die von Metallröhren umschlossen sind, nach dem fünften bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6D erläutert, wobei entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie sie bei der Erläuterung des ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsbei spiels verwendet sind, weshalb die Erläuterung derselben hier nicht noch einmal wiederholt werden soll.

Gemäß Fig. 6A wird eine Hülse 3 mit einem im Durchmesser verrin gerten Abschnitt 3A über einer Metallröhre 2B angeordnet, bevor optische Fiber 1A und 1B an einem Verbindungspunkt 1C miteinander verbunden werden.

Gemäß Fig. 6B wird ein Überlappungsbereich der Metallröhre 2B und der Hülse 3 verlötet oder verschweißt, wie dies von den Pfeilen angedeutet ist.

Gemäß Fig. 6C wird ein Zwei-Schlitz-Preßring 6 über der Metall röhre 2B angeordnet und über die Hülse 3 geschoben, um den Über lappungsbereich und die Hülse 3 im Hinblick auf ihren Durchmesser zu verringern.

Gemäß Fig. 6D wird der im Durchmesser verringerte Abschnitt 3A der Hülse 3 in eine Metallröhre 2A eingeführt und ein Über lappungsbereich der Metallröhre 2A und der Hülse wird verlötet oder verschweißt, wie dies von Pfeilen angedeutet ist.

Somit ist eine Verbindung der optischen Fiber 1A und 1B, welche von Metallröhren 2A und 2B umschlossen sind, erreicht, wobei die Metallröhren Verbindungsabschnitte 7A und 7B aufweisen.

Ein Verfahren zum Verbinden optischer Fiber, die von Metall röhren umschlossen sind, nach dem sechsten bevorzugten Aus führungsbeispiel nach der Erfindung ist nachstehend unter Bezug nahme auf die Fig. 7A bis 7E erläutert, wobei entsprechende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie sie bei der Erläuterung des ersten bis fünften bevorzugten Aus führungsbeispiels verwendet worden sind, so daß eine Erläuterung derselben hier nicht noch einmal wiederholt wird.

Gemäß Fig. 7A wird eine Hülse 3 über einer Metallröhre 2B ange ordnet, bevor optische Fiber 1A und 1B an einem Verbindungspunkt 1C miteinander verbunden werden.

Gemäß Fig. 7B wird ein Überlappungsbereich der Metallröhre 2B und der Hülse 3 verlötet oder verschweißt, wie dies von Pfeilen angedeutet ist.

Gemäß Fig. 7C wird ein Zwei-Schlitz-Preßring 6 über der Metall röhre 2B angeordnet und über die Hülse 3 geschoben, um den Außen durchmesser des verlöteten oder verschweißten Abschnitts der Hülse 3 zu vermindern.

Gemäß Fig. 7D wird ein anderer Zwei-Schlitz-Preßring 6 über einem freien Endabschnitt der Hülse 3 angeordnet, um den Außen durchmesser des freien Endabschnitts weiter zu verringern.

Gemäß Fig. 7E wird der im Durchmesser verringerte freie Endab schnitt der Hülse 3 in eine Metallröhre 2A eingeführt, um einen Überlappungsbereich der Metallröhre 2A und der Hülse 3 auszubil den. Dann wird der Überlappungsbereich verlötet oder verschweißt, wie dies von Pfeilen angedeutet ist.

Somit ist eine Verbindung der optischen Fiber 1A und 1B, welche von den Metallröhren 2A und 2B umschlossen sind, erreicht, wobei die Metallröhren Verbindungsabschnitte 7A und 7B aufweisen.

Bei dem ersten bis sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Zwei-Schlitz-Preßring gegen eine Hämmermaschine ausgetauscht werden und die Metallröhren und die Hülse können aus Werkstoffen aus der Gruppe Kupfer, Aluminium, Titan usw. sein, anstelle von rostfreiem Stahl. Darüber hinaus kann anstelle Lötens Silberlöten erfolgen, und das Laserlichtlöten oder -schweißen und AC-Ent ladungslöten oder -schweißen kann durch Lichtbogen-Löten oder -Schweißen, Elektronenstrahl-Löten oder -Schweißen usw. ersetzt werden. In jedem Fall ist es erforderlich, daß eine Innentempera tur geringer als 250°C ist, um eine Beeinträchtigung der Um mantelung und der Seele einer optischen Fiber zu vermeiden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirk lichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Verbindungsanordnung für optische Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, die umfaßt:
eine Hülse (3), die an ihren beiden Endabschnitten mit den entsprechenden Endabschnitten der Metallröhren (2) verbunden ist; und
verbundene optische Fiber (1), welche von der Hülse (3) umschlossen sind,
wobei einer der inneren und äußeren Durchmesser der Hülse (3) einem entsprechenden der inneren und äußeren Durchmesser der Metallröhren (2) gleich ist und keine Zugspannung in den verbundenen optischen Fibern (1) verbleibt.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Hülse (3) eine erste Länge hat, welche größer als eine zweite Länge ist, welche wiederum die Hülse (3) vor einer Zeit hatte, zu der die Hülse (3) mit den Metallröhren (2) verbunden worden ist.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zugspannungsfreiheit eine Zugspannung beinhaltet, die durch eine Längung der verbundenen optischen Fiber (1) hervorgerufen wird und weniger als 2% beträgt.

4. Verbindungsanordnung für optische Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, die umfaßt:
einen Metallröhren-Verbindungsabschnitt (7), der von den Metallröhren (2) gebildet ist, wobei mindestens eine der Metallröhren (2) im Hinblick auf ihren Außen durchmesser verringert ist, um im Hinblick auf ihre Länge verlängert zu sein, wobei eine direkte Verbindung dazwischen vorliegt; und
verbundene optische Fiber (1), welche von dem Metall röhren-Verbindungsabschnitt (7) umschlossen sind;
wobei keine Zugspannung in den verbundenen optischen Fibern (1) verbleibt.

5. Verfahren zum Verbinden optischer Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, mit folgenden Schritten:
Verbinden der optischen Fiber (1), welche von den umschließenden Metallröhren (2) befreit sind, miteinan der, um verbundene optische Fiber (1) zu schaffen;
Verbinden einer Hülse (3) mit einer der Metallröhren (2) an einem Endabschnitt der Hülse (3), wobei die Hülse (3) über einer der Metallröhren (2) angeordnet ist, und zwar zumindest teilweise, vor dem Verbinden der optischen Fiber (1);
Verringern des Außendurchmessers der Hülse (3), um die Hülse (3) um eine vorbestimmte Länge zu verlängern, so daß die Hülse (3) die andere der Metallröhren (2) überlappt; und
Verbinden der Hülse (3) mit der anderen der Metall röhren (2) an dem anderen Endabschnitt der Hülse (3).

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verbinden der Hülse (3) mit der einen der Metall röhren (2) das Anordnen der Hülse (3) mit einem Innen durchmesser umfaßt, der mindestens an dem einen Endab schnitt größer ist als der Außendurchmesser der Metall röhren (2), und zwar auf der einen der Metallröhren (2).

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verbinden der Hülse (3) mit der anderen der Metall röhren (2) das Anordnen der Hülse (3) mit einem Innendurchmesser umfaßt, der an dem anderen Endab schnitt größer ist, als der Außendurchmesser der Me tallröhren, und zwar auf der anderen der Metallröhren (2).

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verbinden der Hülse (3) mit der anderen der Metall röhren (2) das Einsetzen der Hülse (3) mit einem Außen durchmesser umfaßt, der an dem anderen Endabschnitt kleiner als ein Innendurchmesser der Metallröhren (2) ist, und zwar in die andere der Metallröhren (2).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Verbinden der Hülse (3) mit der einen und der anderen der Metallröhren (2) das Erwärmen der über lappenden Abschnitte der Hülse (3) und der Metallröhren (2) in einem vorbestimmten Zeitraum unter Verwendung von Heizmitteln aus der Gruppe: Lasergerät, Wechsel stromentladungsgerät und Elektronenstrahlgerät umfaßt.

10. Verbindungsanordnung für optischer Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, die durch fol gende Schritte hergestellt wird:
Verbinden der von den umschließenden Metallröhren (2) befreiten optischen Fiber (1) miteinander, um verbun dene optische Fiber (1) zu erhalten;
Verbinden einer Hülse (3) mit einer der Metallröhren (2) an einem Endabschnitt der Hülse (3), wobei die Hülse (3) über der einen der Metallröhren (2) angeord net ist, zumindest teilweise, bevor die optischen Fiber (1) verbunden werden;
Vermindern eines Außendurchmessers der Hülse (3), um die Hülse (3) um eine vorbestimmte Länge zu verlängern, so daß die Hülse (3) eine andere der Metallröhren (2) überlappt; und
Verbinden der Hülse (3) mit der anderen der Metall röhren (2) an einem anderen Endabschnitt der Hülse (3).

11. Verfahren zum Verbinden optischer Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, mit folgenden Schritten:
Verbinden der von den umschließenden Metallröhren (2) befreiten optischen Fiber (1) miteinander, um verbun dene optische Fiber (1) zu erhalten;
Verbinden einer Hülse (3) mit einer der Metallröhren (2) an einem Endabschnitt der Hülse (3), wobei die Hülse (3) einen Innendurchmesser, der an dem einen und an einem anderen Endabschnitt größer ist, als ein Außendurchmesser der Metallröhren (2), und einen Innen durchmesser an einem vorbestimmten Abschnitt der Röhre (3) aufweist, der gleich einem Innendurchmesser der Metallröhren (2) ist, und wobei die Hülse (3) teilweise über einer anderen der Metallröhren (2) angeordnet wird, bevor die optischen Fiber (1) verbunden werden;
Verringern eines Außendurchmessers der Hülse (3), um die Hülse (3) um eine vorbestimmte Länge zu verlängern, so daß ein Innendurchmesser der Hülse (3) gleich einem Innendurchmesser der Metallröhren (2) ist, mit Ausnahme des einen und des anderen Endabschnitts der Hülse (3), und daß die Hülse (3) an dem anderen Endabschnitt die andere der Metallröhren (2) überlappt; und
Verbinden der Hülse (3) mit der anderen der Metall röhren (2) an dem anderen Endabschnitt der Hülse (3) .

12. Verbindungsanordnung für optische Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, die durch fol gende Schritte hergestellt wird:
Verbinden der von den Metallröhren (2) befreiten op tischen Fiber (1) miteinander, um verbundene optische Fiber zu erhalten;
Verbinden einer Hülse (3) mit einer der Metallröhren (2) an einem Endabschnitt der Hülse (3), wobei die Hülse einen Innendurchmesser, der an dem einen Endab schnitt und an einem anderen Endabschnitt größer als ein Außendurchmesser der Metallröhren (2) ist, und einen Innendurchmesser aufweist, der an einem vorbe stimmten Abschnitt der Hülse (3) einem Innendurchmesser der Metallröhren (2) gleich ist, und wobei die Hülse (3) teilweise über einer anderen der Metallröhren (2) angeordnet wird, bevor die optischen Fiber (1) verbun den werden;
Vermindern eines Außendurchmessers der Hülse (3), um die Hülse (3) um eine vorbestimmte Länge zu verlängern, so daß ein Innendurchmesser der Hülse (3) gleich einem Innendurchmesser der Metallröhren (2) ist, ausgenommen der eine und der andere Endabschnitt der Hülse (3), und daß die Hülse (3) an dem anderen Endabschnitt die andere der Metallröhren (2) überlappt; und
Verbinden der Hülse (3) mit der anderen der Metall röhren (2) an dem anderen Endabschnitt der Hülse (3).

13. Verfahren zum Verbinden optischer Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, das die folgen den Schritte umfaßt:
Verbinden der von den umschließenden Metallröhren (2) befreiten optischen Fiber (1) miteinander, um verbun dene optische Fiber (1) herzustellen;
Verringern eines Außendurchmessers der Metallröhren (2) entlang vorbestimmter Längen von Verbindungsab schnitten der Metallröhren (2), ausgenommen ein Endab schnitt einer der Metallröhren (2);
Einsetzen einer anderen der Metallröhren (2) in den Endabschnitt der einen der Metallröhren (2), um einen Einsatzabschnitt zu schaffen; und
Verbinden der einen und der anderen der Metallröhren (2) an dem Einsatzabschnitt.

14. Verbindungsanordnung für optische Fiber (1), welche von Metallröhren (2) umschlossen sind, die durch folgende Schritte geschaffen wird:
Verbinden der von den umschließenden Metallröhren (2) befreiten optischen Fiber (1) miteinander, um verbun dene optische Fiber (1) zu schaffen;
Verringern eines Außendurchmessers der Metallröhren (2) entlang einer vorbestimmten Länge der Verbindungs- Endabschnitte der Metallröhren (2), ausgenommen ein Endabschnitt einer der Metallröhren (2);
Einsetzen einer anderen der Metallröhren (2) in den Endabschnitt der einen der Metallröhren (2), um einen Einsatzabschnitt zu schaffen; und
Verbinden der einen und der anderen der Metallröhren (2) an dem Einsatzabschnitt.