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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Multifaserspleiß für optische
Faserbänder und insbesondere ein Multifaserspleiß, bei dem ein
ultraviolettaushärtbarer Kleber eingesetzt wird.
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Spleiße für optische Fasern mit solchen Merkmalen wie geringem
Verlust, Fernübertragung, Hochleistungsübertragung, keine
elektromagnetische Induktion, kleinem Durchmesser und Explosionssicherheit
werden in Hauptfernleitungen mit hoher Leistungsfähigkeit für große
Entfernungen eingesetzt, einschließlich der Seekabel, örtlichen
Büroverbindungsleitungen, Büroverbindungs- und
Gesprächsubertragungssysteme, Stromsysteme nur für Kommunikation, Monitorsteuerkreise für
Eisenbahnen und Autobahnen sowie Computernetze.
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Eine optische Faser 4, wie sie in Fig. 6 gezeigt wird, zeigt eine
Konstruktion, bei der ein Glaskern 1 mit einem Durchmesser von etwa 10 um
oder etwa 50 um und ein Glasmantel 2 mit einem Außendurchmesser von etwa
125 um, der konzentrisch den Kern umgibt, mit einer Hülle 3 aus Kieselglas
mit einem Außendurchmesser von etwa 250 um oder etwa 900 um überzogen sind,
wobei der Brechungsindex des Kernes 1 etwas höher ist als der des Mantels
2, um einen optischen Weg mit einer totalen Reflexion zu erhalten, der das
Licht daran hindert, durch den Kern hindurch auszutreten. Diese kann allein
oder integriert mit einer Vielzahl von anderen identischen optischen Fasern
in einem optischen Faserband vorliegen.
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Beim Verbinden der optischen Fasern 4 werden die Achsen der Kerne
zueinander ausgerichtet, um den Verbindungsverlust zu minimieren, und in
diesem Zustand werden die optischen Fasern in einem Spleiß angeordnet und
befestigt, und es wird ein derartiges Bindemittel wie ein
ultraviolettaushärtbarer Kleber verwendet Im Falle eines optischen
Faserbandes wird eine Grundplatte 6 mit einer Vielzahl von parallelen V-
förmigen Nuten 5 als Spleiß verwendet (siehe Fig. 7).
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In dem Fall, wo die vorangehend erwähnte Grundplatte 6 mit den V-
förmigen Nuten 5 verwendet wird, um den Verbindungsverlust zu verringern,
ist es notwendig, daß die optischen Fasern 4 auf der Grundplatte 6 so
angeordnet und befestigt werden, daß die Mäntel der optischen Fasern 4,
deren Hüllen 3 abgestreift wurden, einen engen Kontakt mit den Böden der
besagten V-förmigen Nuten 5 aufweisen. Um die einzelnen optischen Fasern
4 in den V-förmigen Nuten 5 jedoch richtig anzuordnen und zu befestigen,
ist es erforderlich, die relative Position des Eingriffs zwischen den
einzelnen optischen Fasern 4 und den V-förmigen Nuten 5 zu regulieren,
damit ein gleichmäßiger Schiebedruck über die gesamte Länge der optischen
Fasern 4 gesichert wird. Da die optischen Fasern 4 jedoch einen kleinen
Durchmesser aufweisen, kommt es dazu, daß die Anordnung und Befestigung
oftmals instabil ist und die stumpf aneinanderstoßenden Vorderenden der
optischen Fasern aus den Böden der V-förmigen Nuten 5 in einen Raum auf der
gegenüberliegenden Seite hinein austreten; daher wurde die Minimierung des
Verbindungsverlustes der optischen Fasern in starkem Maße eingeschränkt.
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Für die Lösung des vorangehend angeführten Problems hat der Anmelder
der vorliegenden Erfindung bereits früher in der Europäischen
Patentanmeldung Nr. 0 381 766 (bei der es sich um ein Dokument gemäß
Artikel 54(3) EPÜ handelt) die Verwendung eines Glaskapillarrohres 8 mit
einem Kleberaustrittsschlitz 7, der in Längsrichtung im mittleren Abschnitt
dieses angebracht ist, als Positionierungs- und Befestigungsvorrichtung
oder als Verbindungsglied für die optischen Fasern vorgeschlagen (siehe
Fig. 8 und 9). Die Verwendung des Kapillarrohrspleißes ermöglicht die
Sicherung der Bedingungen einer Anordnung und Befestigung, die im
wesentlichen das Auftreten eines Verbindungsverlustes zwischen zwei
optischen Fasern 4 verhindern. Im Falle eines optischen Faserbandes, wie
es in Fig. 10 gezeigt wird, war das gleichmäßige Einsetzen der optischen
Fasern 4 jedoch sehr schwierig, da der Durchmesser der Öffnungen der
Glaskapillarrohre für das Einsetzen der optischen Fasern klein ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Multifaserspleiß für die
Festverbindung von optischen Faserbändern vorgelegt, wobei der
Multifaserspleiß besteht aus: einer Vielzahl von Kapillarrohren aus
ultraviolettdurchiässigem Glas, die benachbart zueinander verlaufen, wobei
ein jedes Kapillarrohr mit einem ultraviolettaushärtbaren Kleber gefüllt
werden kann und einen Innendurchmesser aufweist, der etwas größer ist als
der Außendurchmesser des optischen Mantels der optischen Fasern der Bänder,
die fest zu verbinden sind, und wobei es einen kegelförmigen Abschnitt an
den gegenüberliegenden Enden dieses und einen quer verlaufenden Schlitz,
der im mittleren Abschnitt der Wand für den Austritt der Blasen und eines
Teiles des ultraviolettaushärtbaren Klebers, der im Rohr enthalten ist,
angebracht ist, sowie eine längliche Grundplatte einschließt, die mit einer
länglichen Aussparung in deren mittleren Bereich versehen ist, wobei ein
jedes Glaskapillarrohr in Längsrichtung aufgenommen und in der länglichen
Aussparung durch die Seite seiner Wand, die der mit dem quer verlaufenden
Schlitz versehenen gegenüberliegt, gesichert wird, und wobei die längliche
Grundplatte außerdem eine Vielzahl von keilförmigen Separatoren
einschließt, die an jedem Ende der länglichen Aussparung mit annähernd dem
gleichen Abstand wie dem der Kapillarrohre angeordnet sind, wobei sich ein
jeder keilförmige Separator in Längsrichtung von den Enden der angrenzenden
Seiten von zwei benachbarten Kapillarrohren aus erstreckt, wodurch die
benachbarten Separatoren die Wege für das Einsetzen der optischen Fasern
zwischen diesen festlegen, und wobei diese eine Breite aufweisen, die mit
zunehmender Entfernung von den Enden eines jeden Kapillarrohres größer
wird.
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Bei einem bevorzugten Multifaserspleiß für ein optisches Faserband
weist die längliche Grundplatte einen H-förmigen Querschnitt auf, wobei
eine Nut in Querrichtung im mittleren Abschnitt der zwei Schenkel des H,
die aus der Seite der Grundplatte mit der länglichen Aussparung
herausragen, angebracht wird, und wobei die quer verlaufende Nut als
Führung für das Lenken einer Preßvorrichtung gegen die Glaskapillarrohre
dient, wenn sie in der Aussparung gesichert werden sollen.
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Wenn die Kerne und Mäntel der optischen Fasern eines optischen
Faserbandes in die Glaskapillarrohre eingesetzt werden sollen, werden die
unteren Abschnitte der Glaskapillarrohre in den aufnehmenden und stützenden
Aussparungen, die in der Grundplatte gebildet werden, aufgenommen. Daher
gleiten die zu verbindenden optischen Fasern gleichmäßig in die
kegelförmigen Abschnitte, die an den gegenüberliegenden Enden eines jeden
der verbundenen Glaskapillarrohre gebildet werden, über die Wege, die für
das Einsetzen vorhanden sind, getrennt durch die keilförmigen Separatoren
und mit einer Breite, die allmählich in der Richtung der Zuführung der
optischen Fasern abnimmt.
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Außerdem verhindert die Ausführung des Querschnittes der Grundplatte
in der Form eines H die Verkrümmung oder Verformung der Grundplatte während
der Herstellung der Grundplatte und garantiert, daß, wenn ein quer
verlaufender Schlitz für den Austritt der Blasen und des Klebers im
mittleren Bereich der Oberfläche eines jeden der Glaskapillarrohre, die
adhäsiv an der Grundplatte befestigt sind, angebracht wird, die Tiefe eines
derartigen Schlitzes innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegt.
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Nachdem die optischen Fasern in die Glaskapillarrohre eingesetzt
wurden, werden die optischen Fasern, die jetzt Ende an Ende angeordnet
sind, miteinander mittels eines ultraviolettaushärtbaren Klebers verbunden.
In diesem Fall senkt sich eine Preßvorrichtung längs der Nut, die in der
Mitte der Grundplatte angeordnet ist, um die Glaskapillarrohre unten zu
halten. Dadurch wird ein Schwimmen der Glaskapillarrohre infolge des
Herausfließens des ultraviolettaushärtbaren Klebers aus dem quer
verlaufenden Schlitz verhindert, und die optischen Fasern werden
gleichzeitig miteinander in einer konzentrischen Beziehung Ende an Ende
verbunden.
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Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein Multifaserspleiß gemäß einer
Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt dargestellt;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht des hauptsächlichen Abschnitts
des Spleißes der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 4 ist eine vergrößerte Vorderansicht;
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Fig. 5 ist eine vergrößerte Seitenansicht;
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Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des hauptsächlichen
Abschnitts einer optischen Faser;
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Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines konventionellen
Spleißes;
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Fig. 8 ist eine Draufsicht eines Glaskapillarrohres;
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Fig. 9 ist ein Längsschnitt davon; und
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des hauptsächlichen
Abschnittes eines optischen Faserbandes.
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In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bauelemente wie
jene, die in den Fig. 6 bis 10 vorgefunden und für die Erklärung der
bisherigen Technik verwendet werden, mit den gleichen Bezugszahlen
gekennzeichnet, und eine sich wiederholende Erklärung wird unterlassen.
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Ein optisches Faserband 10 besteht aus vier optischen Fasern 4 aus
Quarzglas mit einem Durchmesser von 125 um und einer Hülle, in der die
Fasern 4 für eine Integration in Bandform zusammengefaßt werden. Die Kerne
1 und Mäntel 2, die verbunden werden sollen, werden in die
Glaskapillarrohre 8 eingesetzt, nachdem ein Teil der sie bedeckenden Hülle
abgestreift wurde.
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Die Kapillarrohre 8 bestehen aus ultraviolettdurchlässigem Glas,
beispielsweise Borosilikatglas, und in dem Fall, wo die Mäntel 2 der
optischen Faserbänder 10 einen Durchmesser von 125 um aufweisen, zeigen die
Kapillarrohre 8 einen etwas größeren Innendurchmesser von beispielsweise
126 um. Durch Eintauchen der betreffenden gegenüberliegenden Enden der
Kapillarrohre in eine glasätzende Lösung über eine vorgegebene Zeit werden
die kegelförmigen Abschnitte 11 für das Einführen der optischen Fasern 4
gebildet. Außerdem wird ein quer verlaufender Schlitz 7 fur den Austritt
der Blasen und des Klebers im mittleren Abschnitt der Oberfläche eines
jeden Kapillarrohres 8 durch Benutzung einer Schneidvorrichtung oder einer
Bohrmaschine angebracht. Bevor die Glaskapillarrohre 8 an einer länglichen
Grundplatte 12, die später beschrieben wird, befestigt werden, werden sie
mit einem ultraviolettaushärtbaren Kleber, dessen Brechungsindex zu dem der
Kerne 1 der optischen Fasern 4 paßt, oder einem passenden Gel gefüllt,
dessen Brechungsindex dem der optischen Fasern entspricht. Um zu
verhindern, daß der ultraviolettaushärtbare Kleber vor dem Einsetzen der
optischen Fasern 4 aushärtet, werden die Glaskapillarrohre 8, die mit dem
ultraviolettaushärtbaren Kleber gefüllt sind, mit einem
lichtundurchlässigen Verpackungsmaterial umhüllt und im umhüllten Zustand
belassen, bis die optischen Fasern 4 eingesetzt werden sollen.
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Andererseits besteht die Grundplatte 12 aus einem Material, das einen
niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie beispielsweise
Silikon, Keramik oder Kunststoff, um eine Verkrümmung oder Verformung
während der Herstellung zu verhindern, und sie liegt in der Form einer
länglichen Platte mit einem H-förmigen Querschnitt vor. Sie ist im
mittleren Bereich der Oberfläche mit einer länglichen Aussparung 13 für die
Aufnahme und Abstützung der unteren Abschnitte der Rohrwände der
Glaskapillarrohre 8 versehen, während eine Vielzahl von keilförmigen
Separatoren 14 mit den Enden 14a, die mit einem im wesentlichen gleichen
vorgegebenen Abstand wie dem für die Glaskapillarrohre angeordnet sind,
sich nach oben zu erstreckt und an den betreffenden gegenüberliegenden
Enden der aufnehmenden und stützenden Aussparung 13 befestigt ist. Der
Abstand zwischen zwei benachbarten Separatoren 14 wird auf der Grundlage
des Außendurchmessers des Mantels 2 der optischen Fasern 4 bestimmt. Um das
Einsetzen der optischen Fasern 4 in die Glaskapillarrohre 8 zu erleichtern,
wird in diesem Zusammenhang die Breite der Wege 15 für das Einsetzen der
optischen Fasern 4, die zwischen den keilförmigen Separatoren 14 begrenzt
wird, allmählich größer, wenn der Abstand von den betreffenden
gegenüberliegenden Enden der Glaskapillarrohre 8 zunimmt. Um zu verhindern,
daß die optischen Fasern 4 oberhalb der Wege 15 herauslaufen, wenn sie
längs der mit einer Vorderkante versehenen Separatoren 14 eingeführt
werden, werden die Oberflächen 14b der Separatoren 14 oberhalb des Niveaus
der Oberflächen 8a der Glaskapillarrohre 8, die in der Grundplatte 12
befestigt sind, angeordnet (siehe Fig. 4).
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Andererseits wird der mittlere Bereich der Oberfläche der Grundplatte
12 mit einer quer verlaufenden Nut 16 versehen. Diese Nut 16 funktioniert
als Führung für das Lenken einer Preßvorrichtung (nicht gezeigt), wenn die
Glasrohre 8 in die Aussparung 13, die in der Oberfläche der Grundplatte 12
angebracht wurde, eingepaßt und darin adhäsiv befestigt werden. Das
Schwimmen der Glaskapillarrohre 8 infolge des Klebers wird dadurch
verhindert, daß die Preßvorrichtung eine Preßwirkung zeigt; auf diese Weise
wird die Vielzahl der Glaskapillarrohre 8 gleichzeitig angeordnet und an
Ort und Stelle befestigt.
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Der mittlere Bereich der Oberfläche eines jeden Glaskapillarrohres
8 wird mit einem quer verlaufenden Schlitz 7 für den Austritt eines Teiles
des ultraviolettaushärtbaren Klebers und der Luftblasen, die darin
enthalten sind, versehen. Derartige Schlitze 7 können entweder zu dem
Zeitpunkt angebracht werden, wenn die Glasrohre gezogen werden, bevor die
Glaskapillarrohre 8 in der aufnehmenden und stützenden Aussparung 13, die
in der Grundplatte 12 angeordnet wurde, befestigt werden, oder zu dem
Zeitpunkt, wenn die adhäsive Befestigung der Kapillarrohre in der
Aussparung 13 abgeschlossen wurde. Vorzugsweise darf die Tiefe der Schlitze
7 nicht größer als 1/2 des Innendurchmessers der Glaskapillarrohre 8 sein,
um zu verhindern, daß die optischen Fasern 4 austreten, und um die koaxiale
Verbindung der Kerne 1 zu erleichtern. Außerdem ist es ebenfalls
wünschenswert, daß die Tiefe der Aussparung 13 der Wandstärke der
Glaskapillarrohre gleicht oder größer ist als diese, um ein gleichmäßiges
Einsetzen der optischen Fasern 4 in die Glaskapillarrohre 8 zu sichern. Der
Neigungswinkel der Wege 15 für das Einsetzen wird entsprechend der Tiefe
der Aussparung 13 ausgewählt. Um eine gleichmäßige Vorwärtsbewegung der
vorderen Abschnitte der optischen Fasern 4 längs der Bodenflächen der Wege
15 zu sichern, werden die Wege 15 für das Einsetzen, die sich vom Ende der
Grundplatte 12 zu den Enden der Glaskapillarrohre 8 erstrecken, in der Form
von etwas nach oben zu ansteigenden Führungsflächen für die optischen
Fasern 4 ausgeführt, bei denen keine plötzliche Änderung des Niveaus zu
verzeichnen ist.
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Es folgt jetzt eine Beschreibung der Art und Weise, in der die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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So viele Glaskapillarrohre 8 wie optische Fasern 4 vorhanden sind,
die ein optisches Faserband 10 bilden, werden hergestellt, und eine
geeignete Menge des ultravoilettaushärtbaren Klebers wird in ein jedes
Glaskapillarrohr 8 eingespritzt, indem eine derartige Einspritzvorrichtung
wie eine Spritze benutzt wird. Wenn die optischen Faserbänder 10 verbunden
werden sollen, wird das lichtundurchlässige Verpackungsmaterial entfernt.
Eine geeignete Menge des Klebers (nicht gezeigt) wird auf die äußere
periphere Oberfläche eines jeden Glaskapillarrohres 8 aufgebracht, worauf
die Glaskapillarrohre geordnet in der aufnehmenden und stützenden
Aussparung 13 angeordnet werden, die im mittleren Bereich der Oberfläche
der Grundplatte 12 vorhanden ist. Nachfolgend wird eine nicht
veranschaulichte Preßvorrichtung in die Nut 16, die als Führung dient,
hinein abgesenkt, bis deren untere Fläche die Oberflächen der
Glaskapillarrohre 8 niederdrückt, wodurch eine Anordnung und Befestigung
der Glaskapillarrohre 8 in der Aussparung 13 mit einem vorgegebenen Abstand
erfolgt. Danach werden die optischen Fasern 4 der optischen Faserbänder 10
in die entsprechenden gegenüberliegenden Glaskapillarrohre 8 eingesetzt,
von denen ein jedes den quer verlaufenden Schlitz 7 für den Austritt des
Klebers und der Luftblasen aufweist. In diesem Zustand werden ultraviolette
Strahlen von oberhalb der Glaskapillarrohre 8 ausgesendet. Das Einsetzen
der optischen Fasern 4 bewirkt, daß der überschüssige
ultraviolettaushärtbare Kleber zusammen mit den Luftblasen durch die quer
verlaufenden Schlitze 7 herausgedrückt wird, während der
ultraviolettaushärtbare Kleber, der in den Glaskapillarrohren 8 verbleibt,
durch die Bestrahlung mit den ultravioletten Strahlen ausgehärtet wird,
wodurch die optischen Fasern 4 konzentrisch dauerhaft Ende an Ende
innerhalb der entsprechenden Glaskapillarrohre 8 verbunden werden.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die einzelnen
optischen Fasern, die die optischen Faserbänder bilden, gleichmäßig in die
Glaskapillarrohre 8 eingesetzt, indem die keilförmigen Separatoren 14
verwendet werden. Im Ergebnis dessen wird eine Steigerung des
Verbindungsverlustes infolge einer außermittigen Verbindung, die bisher ein
Problem war, wirksam vermieden. Wenn der Multifaserspleiß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, werden die Kerne und Mäntel der optischen Fasern
mit einem Verbindungsverlust von etwa 0,2 dB verbunden, so daß selbst in
einer eingeschränkten Umgebung, wie beispielsweise an explosionsgeschützten
und eingeengten Stellen, die Bedingungen für eine Festverbindung mit hoher
Genauigkeit schnell und leicht gesichert werden können.