DE4240460A1

DE4240460A1 - Releasable optical fibre coupling device - has optical fibre ends supported by respective carriers fitted together one on top of the other

Info

Publication number: DE4240460A1
Application number: DE19924240460
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Rer Nat Kuke
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: DE4240460C2

Abstract

The coupling device has respective carriers (1,1') for the optical fibres (5,5') to be coupled, their ends extending parallel to the surfaces of the carriers. One of the latter has a groove aligned with the optical fibre, receiving the opposite optical fibre when the carriers are fitted together one on top of the other. Pref. each carrier supports a number of parallel optical fibres, the corresponding grooves extending across the full length of the carrier surface. USE/ADVANTAGE - Wideband communication systems. Simple coupling device allowing easy adjustment with high coupling factor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Lichtwellenleitern, wobei die zu verbindenden Lichtwellenleiter auf je einem Träger angeordnet sind, und ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.The invention relates to a device for detachable Connection of optical fibers, the ones to be connected Optical fibers are arranged on a carrier, and a method of manufacturing the device.

Bei Geräten und Anlagen zur Breitbandkommunikation werden mit zunehmender Übertragungsrate und Verarbeitungsgeschwindigkeit einzelne Schaltungsplatinen für die Datenverarbeitung nicht elektrisch, sondern optisch miteinander verbunden. Dazu sind Vorrichtungen aus W. Delbare u. a. "Electro-optical Board Technology Based on Discrete Wiring", Circuit World Vol. 18, No. 3, 1992, Seiten 11 bis 16 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen werden die zu verbindenden Glasfasern in ihren Endbereichen über einen oder mehrere quer zur Glasfaser liegende Drähte gebogen und in einem Träger eingebettet. Der schräg nach oben gebogene Teil der Faser wird parallel zur Oberfläche des Trägers angeschliffen. Die Schliffstelle wird mit einer ebenso zur optischen Verbindung präparierten Glasfaser in Kontakt gebracht. For devices and systems for broadband communication with increasing transmission rate and Processing speed individual circuit boards for data processing is not electrical, but visual connected with each other. For this purpose, devices are made W. Delbare et al. a. "Electro-optical board technology based on Discrete Wiring ", Circuit World Vol. 18, No. 3, 1992, pages 11 to 16 known. In these devices, the connecting glass fibers in their end areas via a or bent several wires across the fiber and embedded in a carrier. The one bent upwards Part of the fiber becomes parallel to the surface of the carrier sanded. The joint is also with a prepared optical fiber in contact brought.

Die bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß die Präparation der Glasfasern einschließlich des Einbettens und Schleifens sehr aufwendig ist und leicht zu Faserbrüchen führen kann. Außerdem müssen die Schliffstellen der einzelnen Glasfasern genau zueinander justiert werden. Die Toleranz dieser Justierung muß klein gegenüber dem Kerndurchmesser der Glasfasern sein, beispielsweise <5 µm bei Multimode- und < 0,5 µm bei Monomode-Fasern. Bei der gleichzeitigen Justierung von mehreren Fasern auf einem Trägerpaar müssen die Positionen der Schliffstellen mit dieser Toleranz relativ zueinander positioniert werden. Dieses ist auf einer ebenen Trägerfläche sehr schwierig.The known devices have the disadvantage that the Preparation of the glass fibers including embedding and Grinding is very complex and easy to break fibers can lead. In addition, the grinding of the individual glass fibers can be adjusted exactly to each other. The Tolerance of this adjustment must be small compared to that Core diameter of the glass fibers, for example <5 microns at Multimode and <0.5 µm for monomode fibers. In the simultaneous adjustment of several fibers on one The pair of supports must include the positions of the ground joints this tolerance can be positioned relative to each other. This is very difficult on a flat support surface.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Lichtwellenleitern anzugeben, die einfach - insbesondere ohne aufwendige Justiermaßnahmen - herzustellen ist, einen guten Kopplungswirkungsgrad aufweist und insbesondere für Mehrfachverbindungen geeignet ist.The object of the present invention is a device specify for the detachable connection of optical fibers, the simple - especially without elaborate Adjustment measures - is a good one to manufacture Coupling efficiency and especially for Multiple connections is suitable.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß die Lichtwellenleiter mindestens an ihrem Ende parallel zu einer Oberfläche des Trägers verlaufen, daß in mindestens einem der Träger in Verlängerung des jeweiligen Lichtwellenleiters eine Vertiefung zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters des jeweils anderen Trägers vorgesehen ist und daß bei aufeinanderliegenden Oberflächen beider Träger sich die Enden der zu verbindenden Lichtwellenleiter gegenüberstehen. Zur Ausbildung als Mehrfachverbindung ist vorgesehen, daß jeweils auf einem Träger mehrere Lichtwellenleiter parallel angeordnet sind. To solve this problem is with the invention Device provided that the optical waveguide at least at its end parallel to a surface of the carrier run that in at least one of the carriers in Extension of the respective optical fiber Well for receiving an optical fiber of each other carrier is provided and that at superimposed surfaces of both carriers The ends of the optical fibers to be connected face each other. For training as a multiple connection it is provided that in each case several optical fibers in parallel on a carrier are arranged.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie in einfacher Weise mit Verfahren herstellbar ist, die eine hohe Präzision in bezug auf die Lage der zu verbindenden Lichtwellenleiter gewährleisten. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird insbesondere die laterale Zuordnung der zu verbindenden Lichtwellenleiter sichergestellt, was sich positiv auf den Kopplungswirkungsgrad auswirkt.The device according to the invention has the advantage that it is in is easy to produce with processes that have a high Precision in relation to the location of the to be connected Ensure optical fibers. In the case of the invention In particular, the lateral assignment of the device connecting fiber optic ensures what is going on has a positive effect on the coupling efficiency.

Die Erfindung geht zwar von einer Mehrfachverbindung von Schaltungsplatinen mit Hilfe von flexiblen Lichtwellenleitern aus, eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf andere Verbindungen zwischen Lichtwellenleitern ist jedoch nicht ausgeschlossen. So ist beispielsweise mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Verbindung von flexiblen Lichtwellenleitern mit den Lichtwellenleitern auf einer integriert optischen Schaltung möglich.The invention is based on a multiple connection Circuit boards with the help of flexible Optical fibers, an application of the invention Device on other connections between However, optical fibers are not excluded. So is for example with the help of a device according to the invention the connection of flexible optical fibers with the Optical fibers on an integrated optical circuit possible.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in den Trägern jeweils die Hälfte des Querschnitts der Lichtwellenleiter aufnehmende Nuten angeordnet sind, die jeweils über einen Teil ihrer Länge Lichtwellenleiter enthalten. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Nuten V-förmig sind.A development of the invention is that in the Each half of the cross section of the Optical fiber receiving grooves are arranged, the each over part of their length optical fibers contain. It is preferably provided that the grooves Are V-shaped.

Die Vorrichtungen gemäß dieser Weiterbildung lassen sich besonders präzise herstellen. Außerdem können gemäß dieser Weiterbildung zu jeweils einer Verbindung zwei exakt gleiche Träger verwendet werden. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch nicht ausgeschlossen, daß in den beiden Trägern die Lichtwellenleiter verschieden tief eingebettet sind.The devices according to this development can be manufacture particularly precisely. In addition, according to this Further training for one connection each two exactly the same Carrier can be used. It is within the scope of the invention but not excluded that in the two carriers Optical fibers are embedded at different depths.

Wenn sich die Nuten über die gesamte Ausdehnung der Oberfläche des Trägers erstrecken, können die zu verbindenden Lichtwellenleiter in dem gesamten vom Träger berührten Längenbereich geradlinig geführt werden. Es sind dann in beiden Trägern nur geradlinig verlaufende Nuten erforderlich.If the grooves extend over the entire extent of the The surface of the carrier can extend to connecting optical fibers in the whole of the carrier touched length range are rectilinear. There are then only straight grooves in both beams required.

Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß jeweils ein Teil einer Nut, der nicht einen Lichtwellenleiter enthält, einen größeren Querschnitt aufweist und daß am Ende des Lichtwellenleiters eine Linse, vorzugsweise eine Kugellinse, angeordnet ist. Durch die Linse wird eine Aufweitung des im Lichtwellenleiter geführten Lichts vorgenommen, so daß eine laterale Übereinstimmung der zu verbindenden Lichtwellenleiter nicht in dem hohen Maße erforderlich ist, wie es an sich durch den Kerndurchmesser gegeben wäre.Another development is that each Part of a groove that does not contain an optical fiber, has a larger cross section and that at the end of Optical fiber, a lens, preferably a spherical lens, is arranged. An expansion of the im Optical fiber guided light made so that a lateral agreement of the to be connected Optical fiber is not required to the high degree as it would be given by the core diameter.

Bei dieser Weiterbildung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kugellinse aus einem Glas mit einem Brechungsindex von n=2 besteht. Dann liegt nämlich die Brennebene auf der Oberfläche der Kugellinse, so daß der Lichtwellenleiter die Kugellinse berühren kann. Dadurch sind bei der Herstellung keine weiteren Maßnahmen zur Sicherung eines richtigen Abstandes zwischen der Stirnfläche des Lichtwellenleiters und der Kugeloberfläche erforderlich.In this development, it is particularly advantageous if the ball lens made of a glass with a refractive index of n = 2 exists. Then the focal plane lies on the Surface of the spherical lens so that the optical fiber Ball lens can touch. This is in the manufacture no further measures to ensure a correct one Distance between the end face of the optical fiber and the ball surface is required.

Ohne weitere Maßnahmen dienen bei dieser Weiterbildung die Linsen bzw. Kugellinsen zur Positionierung und Führung der aufeinanderliegenden Träger. Werden keine Linsen verwendet, so dienen dazu die Lichtwellenleiter selbst. Je nach Voraussetzungen im einzelnen, beispielsweise bei häufigem Verbinden und Lösen, kann dadurch eine unerwünschte Abnutzung dieser Teile eintreten. Deshalb sind bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen den Trägern Führungseinrichtungen vorgesehen, die ein Verschieben der Träger gegeneinander in Richtung der Lichtwellenleiter ermöglichen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Weiterbildung besteht darin, daß die Führungseinrichtungen aus weiteren V-förmigen Nuten bestehen und daß in die weiteren V-förmigen Nuten mindestens eines Trägers jeweils mindestens eine Kugel eingelegt ist.Without further measures, this training serves Lenses or ball lenses for positioning and guiding the superimposed beams. If no lenses are used, this is how the optical fibers serve themselves. Depending on Preconditions in detail, for example with frequent Connecting and disconnecting can make this an undesirable Wear these parts. That is why at a another development of the device according to the invention between the carriers guide means provided that a displacement of the carrier against each other in the direction of Enable fiber optics. An advantageous one Design of this training is that the Guide devices consist of further V-shaped grooves and that in the other V-shaped grooves at least one Carrier is inserted at least one ball each.

Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß zur Herstellung der Führungseinrichtungen die gleiche Technologie wie zur Herstellung der sonstigen Vorrichtung verwendet werden kann. Eine bessere Ausrichtung beider Träger zueinander ergibt sich, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform in jeweils eine weitere V-förmige Nut zwei Kugeln eingelegt sind.The advantage of this training is that Manufacture of the guide devices the same Technology as for the manufacture of the other device can be used. Better alignment of both Carriers to each other arise when according to another advantageous embodiment in each another V-shaped groove two balls are inserted.

Eine völlige Entlastung der Kugellinsen bzw. der Lichtwellenleiter beim Verschieben der Träger gegeneinander ergibt sich durch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Führungseinrichtungen, bei welcher die weiteren V-förmigen Nuten und die Kugeln derart dimensioniert sind, daß beim Verschieben der Träger gegeneinander die Kugellinsen nicht die Oberfläche des jeweils anderen Trägers berühren. Dabei kann vorgesehen sein, daß sich in den weiteren V-förmigen Nuten mindestens eines der Träger Vertiefungen befinden, so daß die Träger sich berühren, wenn die Kugeln des einen Trägers in die Vertiefungen der weiteren V-förmigen Nuten des anderen Trägers gelangen.A complete relief of the ball lenses or the Optical fiber when moving the carrier against each other results from an advantageous embodiment of the Guide devices in which the other V-shaped Grooves and the balls are dimensioned such that when Do not move the carrier against each other the ball lenses touch the surface of the other carrier. Here can be provided that in the other V-shaped Grooves of at least one of the carrier recesses are so that the bearers touch when the balls of one Carrier in the recesses of the other V-shaped grooves of the other carrier.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß im zusammengesteckten Zustand beide Träger von einem Gehäuse umfaßt werden, wobei Federn zum Zusammendrücken beider Träger vorgesehen sind. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die V-förmigen Nuten einen Böschungswinkel von 54,7° aufweisen.An advantageous embodiment of the invention Device is characterized in that in mated condition both carriers from one housing are included, with springs for compressing both Carriers are provided. It is also advantageous if the V-shaped grooves have an angle of repose of 54.7 ° exhibit.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die V-förmigen Nuten durch anisotrope Ätzung eines Siliziumträgers gebildet werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß die zu ätzende Oberfläche in der (100)-Ebene liegt und daß die V-förmigen Nuten parallel zur (110)-Richtung des Siliziumträgers ausgerichtet sind.An advantageous method for producing the The device according to the invention is that the V-shaped grooves by anisotropic etching of a Silicon carrier are formed. It is preferred provided that the surface to be etched in the (100) plane lies and that the V-shaped grooves parallel to (110) direction of the silicon carrier are aligned.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are in the drawing represented with several figures and in the following Description explained in more detail. It shows

Fig. 1 und Fig. 2 eine Draufsicht und einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 1 and Fig. 2 is a plan view and a cross-section of a first embodiment,

Fig. 3 und Fig. 4 eine Draufsicht und einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 and Fig. 4 is a plan view and a cross-section of a second embodiment,

Fig. 5 und Fig. 6 eine Draufsicht und einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels, FIGS. 5 and 6 is a plan view of Fig. And a cross-section of a third embodiment,

Fig. 7 und Fig. 8 je einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuse und Fig. 7 and Fig. 8 each have a section through an embodiment with a housing and

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel. Fig. 9 shows a cross section through a further embodiment.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei sind auch gleiche Bezugszeichen verwendet, wenn die bezeichneten Teile von Figur zu Figur Unterschiede aufweisen.Identical parts are given the same reference symbols in the figures Mistake. The same reference numerals are also used, if the designated parts differ from figure to figure exhibit.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 stellt eine Lichtwellenleiter-Mehrfachverbindung dar, wobei auf zwei Trägern 1, 1′ die zu verbindenden Lichtwellenleiter 5, 5′ in V-förmigen Nuten 2, 2′ geführt werden. Der Querschnitt der Nuten 2, 2′ ist derart gewählt, daß die Lichtwellenleiter mit ihrer Mittelachse in der Oberflächenebene des jeweiligen Trägers 1, 1′ liegen. Außerhalb dieses für die Führung der Lichtwellenleiter 5, 5′ vorgesehenen Längenbereichs sind ebenfalls V-förmige Nuten 3, 4, 3′, 4′ mit einem größeren Querschnitt vorgesehen. Die Nuten 3, 3′ dienen dabei zur Aufnahme der Lichtwellenleiter 5, 5′ mit ihrem Sekundärschutz 7, 7′. Die Nuten 4, 4′ nehmen je eine Kugellinse 6, 6′ auf, die vorzugsweise aus einem Glas mit einem Brechungsindex n=2 besteht, beispielsweise aus dem Glas LaSF35 der Firma Schott. Bei dieser Wahl des Brechungsindex kann der Lichtwellenleiter unmittelbar bis an die Stirnfläche der Kugellinse reichen. Bei einer Kugellinse mit n=2 liegt die Brennebene auf der Kugeloberfläche. Auf der von dem Lichtwellenleiter abgekehrten Seite der Kugellinse 6, 6′ tritt ein kollimierter Strahl 8, 8′ aus. Wird ein Glas mit einem kleineren Brechungsindex verwendet, so ist zwischen der Stirnfläche des Lichtwellenleiters und der Kugellinse ein Abstand vorzusehen.The embodiment of FIGS. 1 and 2 represents an optical fiber multiple connection, with the optical fibers 5 , 5 'to be connected in two V-shaped grooves 2 , 2 ' on two supports 1 , 1 '. The cross section of the grooves 2 , 2 'is selected such that the optical waveguides lie with their central axis in the surface plane of the respective carrier 1 , 1 '. Outside of this length range provided for guiding the optical waveguides 5 , 5 ', V-shaped grooves 3 , 4 , 3 ', 4 'with a larger cross section are also provided. The grooves 3 , 3 'serve to receive the optical fibers 5 , 5 ' with their secondary protection 7 , 7 '. The grooves 4 , 4 'each take a ball lens 6 , 6 ', which preferably consists of a glass with a refractive index n = 2, for example from the glass LaSF35 from Schott. With this choice of the refractive index, the optical waveguide can extend right up to the end face of the spherical lens. With a spherical lens with n = 2, the focal plane lies on the spherical surface. On the side of the ball lens 6 , 6 'facing away from the optical waveguide, a collimated beam 8 , 8 ' emerges. If a glass with a lower refractive index is used, a distance must be provided between the end face of the optical waveguide and the spherical lens.

Die Träger 1, 1′ werden vorzugsweise aus Silizium hergestellt mit einer Orientierung der Oberfläche in der (100)-Ebene. In diese Träger sind mit Ausrichtung parallel zur (110)-Richtung V-förmige Nuten mit einem sich aus der Kristallstruktur ergebenden Böschungswinkel von 54,70 anisotrop geätzt. Die Breiten der V-förmigen Nuten 2, 3 und 4 bzw. 2′, 3′ und 4′ werden derart gewählt, daß die Mitten der eingelegten kugel- bzw. zylinderförmigen Körper jeweils in der Höhe der Oberfläche der Träger 1, 1′ zuliegen kommen. Wenn r der jeweilige Radius ist, ergibt sich aufgrund der Kristalleigenschaften des Siliziums eine Breite der jeweiligen Nut von d = r·6^1/2.The carrier 1 , 1 'are preferably made of silicon with an orientation of the surface in the (100) plane. V-shaped grooves with an angle of repose of 54.70 resulting from the crystal structure are anisotropically etched into these carriers, oriented parallel to the (110) direction. The widths of the V-shaped grooves 2 , 3 and 4 or 2 ', 3 ' and 4 'are chosen such that the centers of the inserted spherical or cylindrical body are each at the height of the surface of the carrier 1 , 1 ' come. If r is the respective radius, the width of the respective groove results from d = r · 6 ^1/2 due to the crystal properties of the silicon.

Zur Fixierung der Lichtwellenleiter und Kugellinsen in den jeweiligen Nuten kann ein nach dem Stand der Technik gebräuchliches Fixierverfahren verwendet werden, beispielsweise Kleben, Metallisieren und Löten oder Glaslot. die Lage der eingelegten Teile wird dabei durch den hochgenauen anisotropen Ätzprozeß bestimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die besonders kritische gegenseitige laterale Positionierung zwischen Lichtwellenleitern und Kugellinsen ohne aktiven Justierprozeß, sondern lediglich durch Einlegen in die hochpräzisen Nuten zu erzielen.To fix the optical fibers and spherical lenses in the respective grooves can be according to the prior art usual fixing method are used, for example gluing, metallizing and soldering or glass solder. the position of the inserted parts is determined by the high-precision anisotropic etching process determined. In this way it is possible the particularly critical mutual lateral positioning between optical fibers and Ball lenses without an active adjustment process, but only by inserting them into the high-precision grooves.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Länge der Nuten 4, 4′ wesentlich größer gewählt als es zur Aufnahme der Kugellinsen 6, 6′ an sich erforderlich wäre. Der Träger 1′ ist mit seinen entsprechend eingelegten und fixierten Teilen 5′, 6′ und 7 genau spiegelbildlich zum Träger 1 aufgebaut. Zur optischen Verbindnung werden die beiden Träger 1 und 1′ so aufeinander gelegt, daß die Kugellinsen 6 im Träger 1 in die Nuten 4′ im Träger 1′ und die Kugellinsen 6′ im Träger 1′ in den Nuten 4 im Träger 1 jeweils im verlängerten Teil der Nuten 4, 4′ zuliegenkommen. Dies ist in Fig. 1 durch einen gebogenen Doppelpfeil und in Fig. 2 durch einen senkrechten Pfeil angedeutet. Dann werden die Träger 1, 1′ soweit gegeneinander verschoben, daß die Kugellinsen 6, 6′ sich berühren (senkrechte Pfeile).In the illustrated embodiments, the length of the grooves 4 , 4 'is chosen to be substantially larger than would be required to accommodate the ball lenses 6 , 6 '. The carrier 1 'is constructed with its correspondingly inserted and fixed parts 5 ', 6 'and 7 in mirror image to the carrier 1 . For optical connection, the two carriers 1 and 1 'are placed one on the other so that the ball lenses 6 in the carrier 1 in the grooves 4 ' in the carrier 1 'and the ball lenses 6 ' in the carrier 1 'in the grooves 4 in the carrier 1 each in the extended Part of the grooves 4 , 4 'come. This is indicated in Fig. 1 by a curved double arrow and in Fig. 2 by a vertical arrow. Then the carrier 1 , 1 'against each other so far that the ball lenses 6 , 6 ' touch (vertical arrows).

Eine eventuelle laterale Dejustierung der Kugellinsen 6, 6′ zueinander, wie sie etwa durch in den Nuten 4, 4′ befindlichen Staub verursacht sein könnte, ist hierbei nicht kritisch, da die beiden kollimierten Strahlen 8 und 8′ aufeinander treffen müssen, deren Durchmesser groß gegenüber dem Kerndurchmesser der Lichtwellenleiter ist. Die große Länge der Nuten 4, 4′ ermöglicht ferner die Aufnahme des jeweils auf dem anderen Träger fixierten Sekundärschutzes 7′, 7, der mit der Hälfte seines Durchmessers über die jeweilige Trägeroberfläche hinausragt.A possible lateral misalignment of the spherical lenses 6 , 6 'to one another, as could be caused by dust in the grooves 4 , 4 ', is not critical here, since the two collimated beams 8 and 8 'must meet one another, their diameters are large compared to the core diameter of the optical fiber. The large length of the grooves 4 , 4 'also allows the inclusion of the secondary protection 7 ', 7 which is fixed on the other carrier and which projects with half its diameter beyond the respective carrier surface.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung dient zur Verbindung von vier Lichtpfaden. In gleicher Weise können Vorrichtungen mit mehr oder weniger Lichtpfaden gestaltet werden. Bei vielen nebeneinanderliegenden Lichtpfaden erhält man neben der Winkelausrichtung an den einzelnen Kugelpaaren 6, 6′ eine zusätzliche Genauigkeit der Winkelausrichtung durch das Aneinanderliegen weiter entfernter Kugelpaare.The device shown in FIGS. 1 and 2 serves to connect four light paths. In the same way, devices with more or fewer light paths can be designed. With many adjacent light paths, in addition to the angular alignment on the individual pairs of balls 6 , 6 ', an additional accuracy of the angular alignment is obtained by the juxtaposition of more distant pairs of balls.

Beim Steckvorgang mit dem in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel gleiten die Kugellinsen 6, 6′ in den Nuten 4′, 4. Die Gleitflächen der Kugellinsen liegen dabei zwar außerhalb der optisch wirksamen Oberflächen der Kugeln. Um durch häufig wiederholtes Stecken trotzdem Abnutzungen oder Schäden an den Kugellinsen zu vermeiden, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 Führungseinrichtungen vorgesehen. Diese bestehen aus weiteren V-förmigen Nuten 14, 15, 14′, 15′. In die Nuten 14, 15 sind jeweils zwei Kugeln 16, 17; 16′, 17′ eingelegt. Diese Führungskugeln haben keine optische Funktion und können daher aus einem besonders abriebfesten Werkstoff hergestellt werden. Damit während des Steckvorganges die Kugellinsen 6, 6′ nicht in den Nuten 4, 4′ gleiten, werden die Nuten 14, 15, 14′, 15′ geringfügig schmäler hergestellt als nach der obengenannten Gleichung berechnet. Dadurch liegen die Kugelmittelpunkte um den Abstand a (Fig. 6) von wenigen Mikrometern über der Oberfläche des jeweiligen Trägers 1, 1′. Die Oberflächen der Träger 1, 1′ und die Kugellinsen 6, 6′ reiben dann während des Steckvorganges nicht aneinander. Solange der Abstand a klein gegenüber dem Durchmesser des kollimierten Strahls 8, 8′ ist, tritt keine merkbare Verringerung des Koppelwirkungsgrades ein.When plugging with the embodiment described in FIGS. 1 and 2, the ball lenses 6 , 6 'slide in the grooves 4 ', 4th The sliding surfaces of the ball lenses are outside the optically effective surfaces of the balls. In order to avoid wear or damage to the ball lenses due to repeated plugging, guide devices are provided in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4. These consist of further V-shaped grooves 14 , 15 , 14 ', 15 '. In the grooves 14 , 15 are two balls 16 , 17 ; 16 ', 17 ' inserted. These guide balls have no optical function and can therefore be made from a particularly abrasion-resistant material. So that during the plugging process, the ball lenses 6 , 6 'do not slide in the grooves 4 , 4 ', the grooves 14 , 15 , 14 ', 15 ' are made slightly narrower than calculated according to the above equation. As a result, the centers of the spheres are at a distance a ( FIG. 6) of a few micrometers above the surface of the respective carrier 1 , 1 '. The surfaces of the carrier 1 , 1 'and the ball lenses 6 , 6 ' then do not rub against each other during the plugging process. As long as the distance a is small compared to the diameter of the collimated beam 8 , 8 ', there is no noticeable reduction in the coupling efficiency.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ist der Querschnitt der Führungsnuten 14, 15, 14′, 15′ kurz vor dem Aufeinandertreffen der Kugellinsen 6, 6′ mindestens auf den in der obengenannten Gleichung berechneten Wert vergrößert. Dadurch erfolgt die Führung im letzten Wegstück s wieder von den Kugellinsen 6, 6′ mit uneingeschränkter Präzision. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine Rastwirkung, wenn die Träger 1, 1′ durch Federkraft im eingesteckten Zustand aneinandergedrückt werden. Dadurch erfolgt eine Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Ausziehen des Steckers.In the embodiment of FIGS. 5 and 6, the cross section of the guide grooves 14 , 15 , 14 ', 15 ' shortly before the collision of the ball lenses 6 , 6 'is enlarged at least to the value calculated in the above equation. As a result, the guide in the last path section s again from the ball lenses 6 , 6 'with unrestricted precision. This measure results in a locking effect when the carrier 1 , 1 'are pressed together by spring force in the inserted state. This ensures that the plug cannot be pulled out unintentionally.

Eine Verringerung der Reibung und des Abriebs während des Einsteckvorganges läßt sich dadurch erreichen, daß die Führungskugeln beweglich als Kugellager eingesetzt werden. Damit sie im getrennten Zustand der Vorrichtung nicht verlorengehen, sind geeignete Kugelkäfige erforderlich. Diese können, wie in Fig. 7 dargestellt, beispielsweise durch je eine Lauffläche 24 auf der Innenwand eines Steckergehäuses 25, das mit dem Träger 1′ verbunden ist und im eingesteckten Zustand auch den Träger 1 aufnimmt, gebildet werden. Die Führungskugeln 16, 18 sind dabei so groß und die Führungsnuten so breit, daß die Führungskugeln durch die durchgeätzten Nuten bis an die Gehäuseinnenseite reichen.A reduction in the friction and abrasion during the insertion process can be achieved in that the guide balls are used as movable ball bearings. Suitable ball cages are required so that they are not lost when the device is disconnected. These can, as shown in Fig. 7, for example by a tread 24 on the inner wall of a connector housing 25 , which is connected to the carrier 1 'and also receives the carrier 1 in the inserted state. The guide balls 16 , 18 are so large and the guide grooves so wide that the guide balls extend through the etched through grooves to the inside of the housing.

Zum Andrücken der Träger 1, 1′ gegeneinander dienen Federelemente 30, 31, die innen am Steckergehäuse 25 angeordnet sind und auf die Rückseite des Trägers 1′ drücken.For pressing the carrier 1 , 1 'against each other serve spring elements 30 , 31 which are arranged on the inside of the connector housing 25 and press on the back of the carrier 1 '.

Je nach durch den Kernradius der Lichtwellenleiter, den Anforderungen an den Koppelwirkungsgrad und die Herstellgenauigkeit der Träger bzw. Nuten gegebenen Verhältnissen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ohne Kugellinsen ausgeführt sein. Dieses kann beispielsweise bei Lichtwellenleitern mit größeren Kernradien, wie beispielsweise Gradientenindexfasern oder Stufenprofil-Dickkernfasern, vorteilhaft sein.Depending on the core radius of the optical fiber, the Coupling efficiency requirements and Given manufacturing accuracy of the carrier or grooves The device according to the invention can also do this be designed without ball lenses. This can, for example for optical fibers with larger core radii, such as for example gradient index fibers or Step profile thick core fibers, may be advantageous.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Vorrichtung, wobei in nicht dargestellter Weise die Führung der Träger 1, 1′ zueinander vorzugsweise entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 bis Fig. 8 erfolgen kann. Fig. 9 shows an embodiment of such a device, it being possible to guide the carrier 1, 1 'to each other preferably corresponding to the embodiments according to Fig. 3 to Fig. 8 in a manner not shown.

Ähnlich wie bei den anderen Ausführungsbeispielen wird zur Herstellung der optischen Verbindung nach dem durch den senkrechten Pfeil angedeuteten Aufeinanderlegen beider Träger 1, 1′ ein Träger gegenüber dem anderen in Richtung des waagerechten Pfeils verschoben. Um die Lichtwellenleiter 5, 5′ dabei nicht zu belasten, kann von den in Fig. 9 nicht dargestellten Führungskugeln ein Anschlag in axialer Richtung (waagerechter Pfeil) gebildet werden.Similar to the other exemplary embodiments, one carrier is displaced in relation to the other in the direction of the horizontal arrow in order to establish the optical connection after the two carriers 1 , 1 ', indicated by the vertical arrow, have been placed on top of one another. In order not to burden the optical waveguides 5 , 5 ', a stop can be formed in the axial direction (horizontal arrow) from the guide balls (not shown in FIG. 9).

Claims

1. Device for detachable connection of optical fibers, the optical fibers to be connected are each arranged on a carrier, characterized in that the optical fibers ( 5 , 5 ') run at least at their end parallel to a surface of the carrier ( 1 , 1 ') that in at least one of the carriers ( 1 , 1 ') in extension of the respective optical waveguide ( 5 , 5 ') a recess for receiving an optical waveguide ( 5 ', 5 ) of the other carrier ( 1 ', 1 ) is provided and that with superimposed surfaces of both carriers ( 1 , 1 ') the ends of the optical waveguides to be connected ( 5 , 5 ') face each other.

2. Device according to claim 1, characterized in that in each case on a carrier ( 1 , 1 ') a plurality of optical fibers ( 5 , 5 ') are arranged in parallel.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the carriers ( 1 , 1 ') each half of the cross section of the optical waveguide ( 5 , 5 ') receiving grooves are arranged, each over a part ( 2 , 2 ' ) contain their length of optical fiber ( 5 , 5 ').

4. The device according to claim 3, characterized in that the grooves are V-shaped.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized characterized that the grooves over the entire Extend the surface of the carrier.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that in each case a part ( 4 , 4 ') of a groove which does not contain an optical waveguide ( 5 , 5 ') has a larger cross section and that at the end of the optical waveguide ( 5 , 5 ') a lens, preferably a spherical lens ( 6 , 6 '), is arranged.

7. The device according to claim 6, characterized in that the ball lens ( 6 , 6 ') consists of a glass with a refractive index of n = 2.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the carriers ( 1 , 1 ') guide means ( 14 , 14 ', 16 , 16 ', 17 , 17 ') are provided, which move the carrier against each other in the direction the optical fiber ( 5 , 5 ') allow.

9. The device according to claim 8, characterized in that the guide devices consist of further V-shaped grooves ( 14 , 15 , 14 ', 15 ') and that in the further V-shaped grooves ( 14 , 15 ) at least one carrier ( 1st ) at least one ball ( 16 , 17 , 18 , 19 ) is inserted.

10. The device according to claim 9, characterized in that in a further V-shaped groove ( 14 , 15 ) two balls ( 16 , 17 ; 18 , 19 ) are inserted.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the further V-shaped grooves ( 14 , 15 , 14 ', 15 ') and the balls ( 16 , 17 , 18 , 19 ) are dimensioned such that when Moving the carrier ( 1 , 1 ') against each other, the ball lenses ( 6 , 6 ') do not touch the surface of the other carrier ( 1 , 1 ').

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that in the further V-shaped grooves ( 14 ', 15 ') at least one of the carrier ( 1 ') recesses ( 20 , 21 , 22 , 23 ), so that the carrier ( 1 , 1 ') touch when the balls ( 16 , 17 , 18 , 19 ) of one carrier ( 1 ) into the recesses ( 20 , 21 , 22 , 23 ) of the other V-shaped grooves of the other carrier ( 1 ') reach.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the assembled state both carriers ( 1 , 1 ') are comprised by a housing ( 25 ), springs ( 30 ) for compressing the two carriers ( 1 , 1 ') being provided .

14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the V-shaped grooves ( 2 , 3 , 4 , 14 , 15 , 2 ', 3 ', 4 ', 14 ', 15 ') have an angle of repose of 54.7 ° have.

15. A method for manufacturing the device according to a of the preceding claims, characterized in that the V-shaped grooves by anisotropic etching of a Silicon carrier are formed.

16. The method according to claim 15, characterized in that the surface to be etched lies in the (100) plane and that the V-shaped grooves parallel to the (110) direction of the Silicon carrier are aligned.