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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf die Anordnung von geordneten
optischen Faserarrays. Insbesondere stellt die Erfindung ein Gerät bereit
und ein Verfahren zur Herstellung geordneter optischer Faserarrays
mit mehreren Enden.
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Als
Ergebnis der sich weiterentwickelnden Technologie wuchs die Notwendigkeit
zur Erzeugung von optischen Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen.
Optoelektronische Komponenten, die bei der Hochgeschwindigkeitskommunikation
verwendet werden, sind weit verbreitet. Verbindungen zwischen solchen
optoelektronischen Komponenten wurden typischerweise durch separat
verbundene optische Fasern hergestellt. Dies hat den Nachteil erhöhter Verlege-
und Installationszeiterfordernisse. Es ist ebenfalls bekannt, eine
Maschine zu verwenden, um eine Anzahl von Fasern auf einem mit einem
Kleber beschichteten Substrat zu platzieren, um eine Einschichtmatrix
mit der gewünschten
Verlegung der optischen Fasern in Form einer halbstarren Karte zu
bilden. Das resultierende Produkt jedoch unterliegt einer Empfindlichkeit
gegenüber
Mikroverbiegung und zeigt nur wenig Verlegeflexibilität nach dem
Aufbau. Es ist ebenfalls hinsichtlich der Größe begrenzt und erhöht die Beschädigungsmöglichkeit
von empfindlichen elektronischen Komponenten aufgrund von Überhitzung,
hervorgerufen durch reduzierten Luftstrom durch das Substrat.
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Die
Zunahme von Typ und Anzahl von optoelektronischen Komponenten hat
die Erzeugung von geordneten optischen Faserarrays mit mehreren
Enden, die sich über
ein-zwei oder mehr Meter erstrecken, um diese Komponenten zu verbinden,
erforderlich gemacht. Die unterschiedlichen Eigenschaften optoelektronischer
Komponenten und die große
Anzahl möglicher
Anordnungen dieser Komponenten erfordern oftmals spezielle optische
Faserarraydesigns, die eine gewisse Verlegeflexibilität gestatten, während sie
ebenfalls eine einfachere und schnellere Handhabung bei der Installation
zulassen.
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Die
Inhaber der vorliegenden Erfindung entwickelten ein Verfahren, durch
das geordnete optische Faserarrays mit mehreren Enden manuell zusammengebaut
werden unter Verwendung von Bändern
von optischen Fasern, die manuell in Haltern auf der ersten Seite
eines Arrays platziert werden. Eine chemische Lösung wurde verwendet, um das
Bindemittel, das die Faserbänder
auf der anderen Seite des Arrays zusammenhält, zu entfernen. Die Enden der Fasern
des vorher verbundenen Bandes werden dann manuell getrennt und aufgrund
besonderer Verlegeanforderungen in unterschiedliche Endfaserarray-Konfigurationen
wie benötigt,
neu geordnet. Die neu geordneten Enden werden dann mit einem Bindemittel
beschichtet. Ein optisches Faserarray mit mehreren Enden mit der
geforderten Verlegung für eine
spezielle Anwendung und mit sowohl Flexibilität bei der Anordnung als auch
Einfachheit während
des Zusammenbaus, da mehrere Verbindungen zur gleichen Zeit durchgeführt werden
können
wurde durch Aushärten
des Bindemittels gebildet. Da dieses Verfahren manuell durchzuführen war,
wurde exzessiv Zeit damit verbracht, die Ausgangsfasern manuell neu
zu ordnen und/oder neu zu verlegen, um optische Faserarrays mit
mehreren Enden zu erzeugen. Dies kann zu niedrigen Produktionsraten,
hohen Kosten und schlechter Qualitätskontrolle führen.
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Das
Dokument WO 99/13367 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung
einer kreuzvernetzten Matrix von optischen Faserbändern und ein
Gerät zur
Ausführung
dieses Verfahrens.
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Es
wäre wünschenswert,
ein effizienteres Verfahren zur Bildung von geordneten optischen
Faserarrays mit mehreren Enden zu schaffen. Es wäre ebenfalls wünschenswert,
eine Methodologie zur Bildung unterschiedlicher Typen von geordneten
optischen Faserarrays mit mehreren Enden zur Verwendung in unterschiedlichen
Anwendungen zu schaffen. Es wäre
ebenfalls wünschenswert,
ein Gerät
zu schaffen, das schnell und zuverlässig geordnete Arrays von optischen
Fasern mit mehreren Enden in verschiedenen gewünschten Konfigurationen herzustellt.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht
und auf ein Gerät
zur Ausführung
dieses Verfahrens wie in Anspruch 8 beansprucht.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung(en)
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Die
vorangehende Zusammenfassung wie auch die nachfolgende detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird besser verstanden
werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Zum Zwecke der Illustration der Erfindung werden zwei bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt. Jedoch sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht
auf die exakten gezeigten Anordnungen beschränkt ist.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für ein Positionierungsgerät für ein geordnetes
optisches Faserarray.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Positionierungsvorrichtung für ein optisches
Faserarray.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht von in der Vorrichtung von 1 verwendeten,
im Allgemeinen vertikalen Fasergreifern.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht von im Allgemeinen horizontalen Fasergreifern,
die in Verbindung mit der optischen Faser-Positionierungsvorrichtung
von 1 verwendet werden können.
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5 ist
eine seitliche Ansicht einer Zusammenbauanlage zur Herstellung von
kreuzvernetzten Matrizen optischer Fasern.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl von Fasergreifern, die
mehrere optische Faserwege bilden.
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7 ist
eine Ansicht eines modularen Palettenträgers, der in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht der optische Faser-Positionierungsvorrichtung
mit Endpfosten, die zum Verlegen einer einzelnen optischen Faser
entlang mehrerer optischer Faserwege eingesetzt wird.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl von optischen Faser-Positionierungsvorrichtungen,
verwendet zum ausgedehnten Verlegen von optischen Fasern.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform(en)
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Mit
Bezug auf 1 ist ein Beispiel für eine optische
Faser-Positionierungsvorrichtung 10 zur Erzeugung einer
kreuzvernetzten Matrix von optischen Fasern gezeigt. Die optische
Faser-Positionierungsvorrichtung 10 umfasst eine optische
Faser-Positionierungsvorrichtung 12, die detailliert in 2 gezeigt
ist. Die Vorrichtung 12 umfasst darauf angeordnete Faserführungen 14,
die angepasst sind, um optische Faserstrecken zu halten, wie nachfolgend
im Detail beschrieben wird. Jede der Faserführungen 14 ist vorzugsweise
entfernbar über
Schlitze 13, die sich auf der Vorrichtung 12 befinden,
mit der Vorrichtung 12 verbindbar. Die Führungen 14 umfassen
bevorzugt einen Führungsschlitz 15 mit
einer ungefähren Breite
gleich dem Durchmesser der anzuordnenden optischen Faser, und Führungen 14 mit
Schlitzen 15 mit einer unterschiedlichen Breite können für optische
Fasern anderer Größe vorgesehen
sein.
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Wie
im Detail in 2 gezeigt, sind in einem Übergangsbereich
zwischen den Führungssets 14, die
auf entgegengesetzten Seiten der Vorrichtung 12 angeordnet
sind, bevorzugt Pfosten 16 vorgesehen. Die Pfosten 16 liefern
einen Umkehrradius-Übergang für die opti schen
Fasern, die in der Vorrichtung 12 positioniert sind. Optische
Faserstrecken 17, z.B. solche wie in den 1 und 2 gezeigt,
werden bevorzugt entlang eines Pfades platziert, der durch zwei Führungen 14 gebildet
wird, die auf einer Seite des zentralen Übergangsbereichs angeordnet
sind, wobei die Pfosten 16 im Übergangsbereich und Führungen 14 auf
der entgegengesetzten Seite des Übergangsbereichs
angeordnet werden. Eine einzelne optische Faserstrecke 17 ist
in 1 gezeigt, und eine Vielzahl von Führungssets 14 sind
auf der Vorrichtung 12 in 2 positioniert
gezeigt, und bilden mehrere Pfade für mehrere Faserstrecken.
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Ein
Spender- bzw. Verteilerkopf 19 für optische Fasern ist mit einem
beweglichen Positionierungssystem 18, angeordnet in der
Nähe von
und im Allgemeinen über
der optischen Faser-Positionierungsvorrichtung 12, die
sich auf einer Trägeroberfläche 20 befindet,
verbunden. Während
das Positionierungssystem in der bevorzugten Ausführungsform über der
Vorrichtung 12 angeordnet ist, ist es ebenfalls möglich, dass
die Vorrichtung 12 in einer anderen Orientierung montiert
ist und das Positionierungssystem 18 in einer entsprechenden
Position angeordnet ist, so dass es sich dann in mindestens drei Dimensionen
(x, y, z) relativ zur Vorrichtung 12 bewegen kann.
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Das
Positionierungssystem ist eine Dienstbrücke 18, die die Trägeroberfläche 20 der
Vorrichtung 10 in einer ersten Richtung entlang von Führungsschienen 22 überquert.
Der Spenderkopf 19 kann entlang der Dienstbrücke 18 in
einer zweiten Richtung transversal bewegt werden, und kann in einer
dritten Richtung auf und ab bewegt werden. Es ist ebenfalls möglich, dass
der Spenderkopf um die Achse der im Allgemeinen vertikalen Bewegung
drehbar ist, um das Verlegen der Fasern zu unterstützen.
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Wie
in 1 gezeigt, ist das bewegliche Positionierungssystem 18 mit
einer programmierbaren Steuereinheit 26 verbunden, um die
Bewegung des Spenderkopfes 19 für optische Fasern zu steuern, um
die Faserstrecken 17 entsprechend einer vorbestimmten Anordnung
zu platzieren. Die vorbestimmte Anordnung wird durch einen Verwender
definiert und in die Steuerungseinheit 26 programmiert,
basierend auf der speziellen Anwendung. Die Anzahl der Eingangsgruppen
und Ausgangsgruppen von Faserstrecken 17 wird programmiert,
zusammen mit der spezifischen Verlegung der einzelnen Faserstrecken 17 von
den Eingangsgruppen zu den Ausgangsgruppen. Jede optische Faserstrecke 17 wird
in einer der Vielzahl von optischen Faserwegen, definiert durch die
Führungen 14 und
die Pfosten 16, platziert. Die optische Faser, die vom
Spenderkopf 19 ausgegeben wird, um jede der optischen Faserstrecken 17 zu bilden,
kann, nachdem jede Strecke platziert ist, in getrennte Teile geschnitten
werden, wie in 2 gezeigt oder kann verlegt
werden, um eine Vielzahl von optischen Faserstrecken 17 zu
bilden, wie in 8 gezeigt, bevor die optische
Faser geschnitten wird, um die einzelnen Strecken 17, gruppiert
jeweils in Eingangs- und Ausgangsgruppen, zu bilden. Die Enden der
Faserstrecken 17 werden nur zum Zwecke der Etablierung
einer Benennungskonvention als in „Eingangs"- oder „Ausgangs"-Gruppen liegend bezeichnet, und der
Fachmann im Stand der Technik wird erkennen, dass damit nicht beabsichtigt
ist auszusagen, dass die Faserstrecke, die in einer der Gruppen
endet, darauf beschränkt
ist, optische Signale zu empfangen oder zu versenden, und die Faserenden
in beiden Gruppen können
optische Signale empfangen und/oder weiterleiten.
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Mit
Bezug auf die 3–5 können die Führungen 14,
wie gezeigt, vertikal oder horizontal platziert werden. Es ist ebenfalls
möglich,
zusätzliche Pfosten 16 im
zentralen Bereich vorzusehen, wie in 5 gezeigt,
um bei der Verlegung der optischen Faser entlang der Pfade zu helfen,
um eine Vielzahl von optischen Faserstrecken 17 zu definieren.
Die Führungsschlitze 15 sind
bevorzugt bemessen, um ungefähr
gleich dem Durchmesser der zu platzierenden Faser zu sein, so dass
die Fasern gehalten werden können,
um im Allgemeinen ein flaches lineares Array innerhalb der Führungen 14 zu
bilden.
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Wie
in 1 gezeigt, kann auf der beweglichen Positionierungsvorrichtung 18 ein
Beschichtungsapplikationssystem 24 vorgesehen sein. Nachdem
die mindestens eine optische Faser entlang der gewünschten
Pfade verlegt wurde, wird das Beschichtungsapplikationssystem 24 verwendet,
um die Eingangs- und Ausgangsgruppen der Faserstrecken 17 mit
einem Kleber zu beschichten, um die Faserenden zusammenzuhalten,
so dass Arrays von Fasern gebildet werden. Das bevorzugte Beschichtungssystem
verwendet UV-Acrylat. Jedoch wäre auch
jede andere geeignete Beschichtung, die die Adhäsion der optischen Fasern sicherstellt
und Mikroverformungen vorbeugt bzw. verhindert, geeignet. Die Beschichtung
kann unter Verwendung von UV-Lampen 34, in Abhängigkeit
vom verwendeten Beschichtungssystem, gehärtet werden. Das Beschichtungs-
und Härtungsverfahren
der optischen Fasern zu definierten Bändern erlaubt die einfachere Handhabung
der durch die vorliegende Erfindung hergestellten kreuzvernetzten
Matrix von optischen Fasern während
der Installation zwischen verschiedenen optoelektronischen Vorrichtungen.
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Mit
Bezug auf die 6–8 wird ein
Gerät zur
Herstellung einer kreuzvernetzten Matrix von optischen Fasern gezeigt.
Das Gerät 110 ist ähnlich zu
Gerät 10.
Jedoch, wie in 6 gezeigt, ist die Trägerfläche 120 ein
sich bewegendes Förderband,
das verwendet werden kann, um die Vorrichtung 112 zwischen
einer Vielzahl von Verfahrenspositionen zu bewegen. Die optische
Faser-Positionierungsvorrichtung 112 wird auf dem Förderand 120 platziert,
das mit der programmierbaren Steruereinheit 126 verbunden
ist. Das Förderband 120 bewegt
die optische Faser-Positionierungsvorrichtung 112 von einer
ersten Position, wo der auf einem beweglichen Positionierungssystem 118 angebrachte
Spenderkopf 119 benutzt wird, um die optische Faser auf
der Vorrichtung 112 zu verlegen, zu einer zweiten Position,
wo ein Beschichtungssystem 124 eine Beschichtung auf mindestens
ein Ende der optischen Faserstrecken aufbringt. Das Beschichtungssystem 124 ist
vorzugsweise auf einem beweglichen Positionierungssystem 138 befestigt,
so dass das Material ausschließlich
auf die gewünschten
Stellen der optischen Faserstrecken aufgebracht werden kann. Das
Förderband 120 trägt dann
die Vorrichtung 12 mit den beschichteten optischen Faserstrecken
zu einem Beschichtungshärtungssystem 140,
das ebenfalls auf einem beweglichen Positionierungssystem 142 befestigt
ist. Das Beschichtungshärtungssystem 140 wird
durch das Positionierungssystem 142 so bewegt, dass UV-Licht
auf die Beschichtung an den gewünschten Stellen
appliziert wird.
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Aufzüge 146, 148 sind
an jedem Ende des Förderbandes 120 vorgesehen.
Der erste Aufzug 146 erhält die Vorrichtung 112 mit
der kreuzvernetzten Matrix optischer Fasern darauf und liefert es
an ein Rückkehrförderband 150.
Das Rückkehrförderband 150 liefert
die Vorrichtung zurück
zum Anfang des Bandes 120, wo der zweite Aufzug 148 es
zu einer Bearbeitungsstation hebt, wo die gehärtete Vorrichtung für weitere
Bearbeitung entfernt werden kann.
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Mit
Bezug auf 7 ist die Vorrichtung 112 in größeren Details
gezeigt. Die Vorrichtung 112 umfasst bevorzugt eine Basisplatte 150 mit
entfernbaren Montageplatten 152 darauf. Die Montageplatten 152 umfassen
Führungen 114,
die in festen Positionen montiert sind. Mehrere Platten 152 können vorgesehen
sein, so dass verschiedene Führungskonfigurationen
schnell und einfach auf der Vorrichtung 112 positioniert
werden können
für flexiblere
Herstellungsvorgänge.
Die Führungsplatten 152 können in
die Basisplatte 151 unter Verwendung einer Stift-Loch-Platzierungsanordnung
eingesteckt werden. Jedoch können
auch andere passgenaue Anordnungen verwendet werden. Umlenkpfosten 116 ebenso
wie andere Führungen
für optische
Fasern, wie eine Kamm-Anordnung 119, die universell einsetzbar
sind, sind bevorzugt im Zentralbereich der Basisplatte 151 montiert.
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Mit
Bezug auf 8 ist die Vorrichtung 112 mit
einer optischen Faser 60, verlegt entlang mehrerer Pfade,
um eine Vielzahl von Faserstrecken 117 zu bilden, gezeigt.
Nach der vorliegenden Erfindung befinden sich Umlenkpfosten 164 auf
entgegengesetzten Seiten der optische Faser-Positionsierungsvorrichtung 112.
Dies erlaubt es, eine einzelne optische Faser entlang der Pfade
zu verlegen, um mehrere optische Faserstrecken 117 zu bilden,
ohne die Notwendigkeit, jede einzelne optische Faserstrecke 117 beim
Verlegen in getrennte Teile zu zerschneiden. Dies erlaubt ein einfacheres
unter Spannung setzen der optischen Faser in der optischen Faserstrecke 117,
da durch den Spenderkopf 119 ein konstanter Zug auf die
optische Faser aufrechterhalten werden kann. Alternativ kann die
optische Faser vom Spenderkopf 119 nach Fertigstellung
jeder Faserstrecke 117 während der Herstellung einer
kreuzvernetzten Matrix optischer Fasern geschnitten werden. Wie
in 8 gezeigt, wurden die Führungen 114, die sich am
nächsten
zu den Pfosten 116 befinden, durch die universelle Kammstruktur 119 mit
einer Vielzahl von darauf befindlichen Schlitzen ersetzt. Alternativ
könnten
getrennte Führungen 14 verwendet
werden.
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Die
fertig verlegte optische Faser wird dann mit der Vorrichtung 112 zu
den Beschichtungs- und Härtungsstationen 117 transportiert.
Wenn die gestapelten Enden der optischen Faserstrecken zusammengeklebt
und gehärtet
sind, wird die überschüssige Faser,
die um die Teile 164 gewunden wurde, abgeschnitten, um
eine Vielzahl von ribbonisierten Enden zu liefern.
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Mit
Bezug auf 9 ist es, wie gezeigt, ebenfalls
möglich,
eine Vielzahl von optischen Faser-Positionierungsvorrichtungen 112, 212 vorzusehen.
Dies erlaubt mehrere Kreuzungspositionen und verschiedene Längsbänder für ausgedehnte
Verlegepfade auszubilden.
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Ein
Herstellungsverfahren zur Herstellung einer kreuzvernetzten Matrix
optischer Fasern wird nun in Verbindung mit den Vorrichtungen 10, 110,
wie oben dargestellt, beschrieben. Eine Vielzahl optischer Faserpfade
werden auf einer Faser-Positionierungsvorrichtung 12, 112 definiert.
Dies kann erreicht werden durch die Verwendung der Führungen 14, 114 und/oder
eine Kombination der Führungen 14, 114 und
der Kämme 119,
in Kombination mit den Pfosten 16, 116, die sich
im zentralen Bereich der Vorrichtung 12, 112 befinden.
Mindestens eine optische Faser 60 wird nacheinander auf
der optische Faser-Positionierungsvorrichtung 12, 112 verlegt durch
Anordnen der mindestens einen optischen Faser in n Faserstrecken 17, 117,
mit mindestens zwei Eingangsgruppen, basierend auf einer vorgegebenen
Anordnung, die bevorzugt in die Steuereinheit 26, 126 programmiert
ist. Mindestens m der Faserstrecken 17, 117 besitzen
ein erstes Ende in einer der Eingangsgruppen, wobei m eine ganze
Zahl darstellt, definiert durch 2 ≤ m ≤ (n – 1). Die
mindestens eine optische Faser 60 wird in mindestens zwei
Ausgangsgruppen verlegt, basierend auf der vorbestimmten Anordnung
durch das bewegliche Positionierungssystem 18, 118,
das den Spenderkopf 19, 119 bewegt. Mindestens
eine der m Faserstrecken 17, 117 besitzt ein zweites
Ende, das sich in einer anderen Ausgangsgruppe befindet, als die
Ausgangsgruppe einer anderen der m Faserstrecken 17, 117. Dies
erlaubt es, ein spezifische Verlegen zu erreichen, wodurch die Signalübertragung
von einer oder mehreren der Eingangsgruppen zu einer oder mehreren
der Ausgangsgruppen in einer gewünschten Weise
möglich
wird. Die ersten Enden der Faserstrecken 17, 117 wer den
in den Eingangsgruppen ribbonisiert und die zweiten Enden der Faserstrecken 17, 117 werden
in den Ausgangsgruppen ribbonisiert durch die Anwendung eines Klebers
und Härten
des Klebers. Dies wird bevorzugt durch Verwendung des Beschichtungssystems 24, 124 durchgeführt. Im
Falle eines UV-Acrylat-Beschichtungssystems wird bevorzugt eine
Härtungsstation
zur Härtung
der Beschichtung mittels UV-Licht vorgesehen. Dies resultiert in
einer kreuzvernetzten Matrix optischer Fasern, in der die ersten
Enden der optischen Faserstrecken 17, 117 in mindestens
einer Eingangsgruppe in einem 1 × r-Array angeordnet sind,
wobei r eine ganze Zahl größer oder
gleich zwei darstellt, und die zweiten Enden der optischen Faserstrecken
in mindestens einer Ausgangsgruppe in einem 1 × s-Array angeordnet sind,
wobei s eine ganze Zahl größer oder gleich
zwei darstellt. Die optische Faser kann durch die definierten Pfade
als eine einzelne durchgängige optische
Faser verlegt werden, die um ein oder mehrere Umlenkpfosten 164 gelegt
wird, die sich außerhalb
der Führungen 14, 114 auf
der Positionierungsvorrichtung 12, 112 befinden.
Alternativ können
einzelne optische Faserstrecken 17, 117 als getrennte Stücke optischer
Faser platziert und in Position gehalten werden. Dies kann zusätzliche
Greifer erfordern, die die Spannung auf den optischen Faserstrecken 17, 117 aufrechterhalten,
nachdem diese platziert wurden.
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Die
Erfindung liefert den Vorteil des automatischen Zusammenbaus kreuzvernetzter
optischer Faserarrays, die in optischen Datenübertragungssystemen zwischen
ein oder mehreren optoelektronischen Geräten verwendet werden können. Sie
erlaubt ebenfalls die Flexibilität,
eine kreuzvernetzte Matrix optischer Fasern zu erhalten, die flexibel
ist und anpassbar an verschiedene Positionen der zu verbindenden
optoelektronischen Geräte.
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Weitere
Modifikationen und Ausbildungen der vorliegenden Erfindung können basierend
auf dem Vorangehenden entwickelt werden und alle diese Modifikationen
liegen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, definiert durch
die anliegenden Ansprüche.