DE69233322T2

DE69233322T2 - Vorrichtung zum optischen Verbinden eines optischen Elements, zum Beispiel einer optischen Faser, mit einer Linse

Info

Publication number: DE69233322T2
Application number: DE69233322T
Authority: DE
Inventors: Peter Földi
Original assignee: Stratos Ltd
Current assignee: Stratos International Inc
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2012-05-16
Also published as: SE9102851D0; ES2217251T3; EP0519219A3; CA2071312A1; EP0519219B1; AU1726392A; DK0519219T3; SE9102851L; US5247595A; AU649830B2; ATE262186T1; DE69233322D1; EP0519219A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Verbinden eines optischen Elements, zum Beispiel eines Endabschnitts eines Lichtwellenleiters, mit einer Kugellinse.
Bei faseroptischen Systemen sind an unterschiedlichen Punkten optische Verbindungen zwischen den unterschiedlichen im System eingeschlossenen optischen Elementen erforderlich. So sind optische Verbindungen zwischen unterschiedlichen Längen von Lichtwellenleitern, zwischen einem Lichtwellenleiter und einer Lichtquelle, zum Beispiel einer Diode, zwischen einem Lichtwellenleiter und einem Fotodetektor usw. erforderlich. Jede Verbindung muß unter Anwendung sehr großer Genauigkeit eingerichtet werden, falls die Verluste bei einem Minimum gehalten werden sollen. Selbstverständlich wird das Problem, eine richtige Verbindung zu gewährleisten, durch die Tatsache verursacht, daß Lichtwellenleiter eine sehr kleine Querschnittsoberfläche haben, und daß auch kleine Abweichungen von einer richtigen Position zwischen zwei miteinander zu verbindenden Faser-Endabschnitten beträchtliche Verluste verursachen. Es ist besonders wichtig, Winkelabweichungen zwischen den Fasern zu vermeiden, d.h., es ist wichtig, daß die miteinander verbundenen Fasern auf der gleichen optischen Achse angeordnet werden.
Es sind unterschiedliche Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um eine richtige Verbindung von Lichtwellenleitern miteinander und mit anderen optischen Elementen zu gewährleisten. Solche Vorrichtungen umfassen Linsensysteme, in denen der Lichtstrahl vergrößert wird, so daß die Lichtübertragung in der Verbindung bei einer Querschnittsoberfläche erfolgt, die mehrere Male vergrößert wird, was eine entsprechende Verringerung der Empfindlichkeit für Abweichungen von der richtigen Position gewährleistet. Dadurch ergibt sich ein Nachteil, daß die Verbindung von zwei Faser-Endabschnitten miteinander an Stelle einer einzigen Verbindung, d.h., der Verbindung zwischen den Faser-Endabschnitten, eine optische Verbindung der Faser-Endabschnitte jeweils mit einer Linse und eine optische Verbindung der Linsen miteinander, d.h., drei Verbindungen, erfordert. Es ist wichtig sowohl, daß die Lichtwellenleiter und die Linsen auf der gleichen optischen Achse angeordnet werden, als auch, daß die Stirnflächen der Fasern im Brennpunkt der betreffenden Linse angeordnet werden. So sind die Verbindungen zwischen den Lichtwellenleitern und den Linsen die empfindlichsten Teile des Verbindungssystems, während die optische Verbindung der Linsen miteinander leicht ohne Fehler gewährleistet werden kann.
Es sind bereits unterschiedliche Vorrichtungen zum Verbinden eines optischen Elements mit einer Linse bekannt. Ein Nachteil von bereits bekannten Verbindungsvorrichtungen ist, daß sie entweder in Bezug auf ihre Konstruktion oder Verwendung kompliziert sind oder eine unzureichende Genauigkeit im Hinblick auf die Tatsache bieten, daß das optische Element und die Linse auf der gleichen optischen Achse angeordnet werden sollen, und daß das optische Element im Brennpunkt der Linse angeordnet werden soll.
GB-A-2 190 764, EP-A-402 612, US-A-4 707 067, US-A-4 799 759, US-A-4 989 944 und US-A-4 759 601 zeigen die Verwendung von Kugellinsen bei Lichtwellenleiter-Verbindungen und -anschlüssen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum optischen Verbinden eines optischen Elements, zum Beispiel eines Endabschnitts eines Lichtwellenleiters, mit einer Kugellinse bereitzustellen, wobei die Verbindung zwischen dem optischen Element und der Kugellinse gewährleistet wird, während die richtige relative Position eindeutig festgelegt wird, ohne eine Erfordernis von Einstellungsvorgängen zum Zeitpunkt der Verbindung vor Ort.
Aspekte der Erfindung werden in den beigefügten unabhängigen Ansprüchen dargelegt.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird eindeutig und auf eine einfache Weise eine richtige relative Position zwischen dem optischen Element und der Kugellinse gewährleistet, ohne jede Erfordernis von Einstellungsvorgängen zum Zeitpunkt der Verbindung vor Ort.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Bezugsfläche zum Festlegen der Position des Halters im Verhältnis zur Kugellinse aus einer konischen Fläche, die dafür geeignet ist, die Bezugsfläche des Halters in Eingriff zu nehmen, wobei die konische Fläche in einem Abstand von der konischen Fläche zum Festlegen der Position der Kugellinse und auf der gleichen Achse wie dieselbe angeordnet wird und sich in der Richtung derselben verjüngt.
Der Halter besteht aus einer Muffe, die eine flache Stirnfläche hat, die mit der Stirnfläche des Lichtwellenleiters übereinstimmt.
Die Vorrichtung kann bei unterschiedlichen Kombinationen aus optischen Elementen und einer Kugellinse angewendet werden, zum Beispiel zum Übertragen eines Lichtstrahls von einer Diode zu einem Lichtwellenleiter durch zwei Kugellinsen, wobei eine Vorrichtung zum Verbinden der Diode mit der Kugellinse und eine Vorrichtung zum Verbinden des Lichtwellenleiters mit einer anderen Kugellinse verwendet werden. Die richtige relative Position zwischen den zwei Verbinderelementen zum Übertragen des Lichtstrahls zwischen den Kugellinsen geschieht auf eine an sich bekannte Weise, gewährleistet mit Hilfe von Führungsstiften oder anderen Führungsflächen an den Verbinderelementen. Es ist offensichtlich, daß die relative Position zwischen den Kugellinsen keine Einstellung mit einer so großen Genauigkeit erfordert wie die relative Position zwischen der Linse und dem mit derselben verbundenen Element.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben (wobei sich nur 5, 9 und 10 auf die Erfindung beziehen, wie sie beansprucht wird).
1, 2, 3, 4 und 5 sind Längsschnitte von unterschiedlichen Vorrichtungen zum optischen Verbinden eines optischen Elements mit einer Kugellinse. 6, 7 und 8 sind Längsschnitte von zwei miteinander verbundenen Vorrichtungen, um zwei optische Elemente mit Hilfe von zwei Kugellinsen miteinander zu verbinden. 9, 10 und 11 sind Längsschnitte von zwei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen von Vorrichtungen zum Befestigen der Kugellinse in Verbindungsvorrichtungen nach der Erfindung. 12 ist ein Längsschnitt von zwei miteinander verbundenen Vorrichtungen entsprechend 6, 7 und 8.
Bei einem System zum Verbinden eines Lichtwellenleiters mit einem anderen optischen Element, zum Beispiel einem anderen Lichtwellenleiter, werden die optischen Elemente jedes mit einer Linse verbunden, so daß die Übertragung des Lichts zwischen den optischen Elementen durch die Linsen erfolgt. Das in 1 schematisch im Schnitt gezeigte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wird zum Verbinden eines Lichtwellenleiters 2 mit einer Kugellinse 4 verwendet. Der Endabschnitt des Lichtwellenleiters 2 wird in einem Faserhalter 6 eingeschlossen, der als eine Muffe gestaltet wird. Der Faserhalter 6 ist längs des Hauptabschnitts seiner Außenfläche zylindrisch und hat an seinem in der Abbildung rechten Ende eine konische Bezugsfläche 8, verbunden mit einer flachen Stirnfläche 10, die durch einen aus einem keramischen Material in den Faserhalter geformten Einsatz 12 gebildet wird.
Der Lichtwellenleiter 2 wird auf eine an sich bekannte Weise, zum Beispiel nach dem Prinzip, das in der Schwedischen Patentbeschreibung Nr. 7901398-3 gezeigt wird, und/oder mit Hilfe eines Klebstoffs, in dem Faserhalter 6 befestigt, wobei die Stirnfläche des Lichtwellenleiters 2 in der gleichen Ebene angeordnet wird wie die flache Stirnfläche 10 des Einsatzes 12. Eine richtige Position der Stirnfläche des Lichtwellenleiters 2 kann durch ein Befestigen der Faser gewährleistet werden, wobei der Endabschnitt etwas über die ebene Stirnfläche 10 nach außen vorsteht, worauf die Faser auf die Ebene der Stirnfläche 10 abgeschliffen wird. Die flache Stirnfläche 10 des Faserhalters 6 hat eine genau vorher festgelegte Position im Verhältnis zur konischen Bezugsfläche 8 des Faserhalters, und wenn die Stirnfläche der Faser 2 in der Ebene der Stirnfläche 10 angeordnet wird, wird die Stirnfläche der Faser 2 folglich auf eine vorher festgelegte Weise in Beziehung zur konischen Bezugsfläche 8 stehen.
Die Vorrichtung zum optischen Verbinden des Lichtwellenleiters 2 mit der Kugellinse 4 umfaßt zusätzlich zum Faserhalter 6 ein Verbinderelement 14. Das Verbinderelement 14 wird mit Flächen versehen, um die relative Position zwischen dem Faserhalter 6 und dadurch dem Lichtwellenleiter 2 und der Kugellinse 4 festzulegen. Die Flächen des Verbinderelements 14 zum Festlegen der relativen Position zwischen dem Faserhalter 6 und damit dem Lichtwellenleiter 2 und der Kugellinse 4 bestehen aus zwei konischen Flächen 16 und 18, die mit einem Zwischenraum in Axialrichtung zueinander auf der gleichen Achse angeordnet werden und sich in der Richtung zueinander hin verjüngen. Dadurch ist die konische Fläche 16 dafür geeignet, die konische Bezugsfläche 8 des Faserhalters 6 in Eingriff zu nehmen, während die konische Fläche 18 dafür geeignet ist, die Kugellinse 4 in Eingriff zu nehmen. Zwischen den konischen Flächen 16 und 18 gibt es einen zylindrischen Oberflächenabschnitt 20, der folglich die schmalen Enden der konischen Flächen 16 und 18 verbindet.
Der Faserhalter 6 und die Kugellinse 4 werden mit Hilfe von in 1 nicht gezeigten Anordnungen in einem festen Eingriff mit den konischen Flächen 16 bzw. 18 gehalten. In Bezug auf den Faserhalter 6 können diese Anordnungen aus einer herkömmlichen Überwurfmutter bestehen, die einen in der Zeichnung nicht gezeigten Absatz am Faserhalter 6 in Eingriff nimmt, während die Anordnung in Bezug auf die Kugellinse 4 aus Vorrichtungen der in 9, 10 und 11 gezeigten Art bestehen kann.
Die konischen Flächen 16 und 18 werden so gestaltet und im Verhältnis zueinander angeordnet, daß der Lichtwellenleiter 2 und die Kugellinse 4 auf der gleichen optischen Achse und mit einem solchen Zwischenraum in Axialrichtung zueinander angeordnet werden, daß sich die Stirnfläche des Lichtwellenleiters 2 im Brennpunkt der Kugellinse 4 befindet, wenn die konische Bezugsfläche 8 und die Kugellinse 4 ihre konischen Flächen in Eingriff nehmen.
Um zu sichern, daß der Faserhalter 6 so ausgerichtet wird, daß der im Faserhalter aufgenommene Abschnitt des Lichtwellenleiters über seine gesamte Länge auf der mit der optischen Achse der Kugellinse gemeinsamen optischen Achse angeordnet wird, wird das Verbinderelement 14 mit Stützflächen 22 versehen, die dafür geeignet sind, den Faserhalter 6 an dem der konischen Bezugsfläche 8 entgegengesetzten Ende des Faserhalters 6 in Eingriff zu nehmen.
In einer Ebene außerhalb der Kugellinse 4 hat das Verbinderelement 14 eine Kontaktfläche 24. Die Kontaktfläche 24 ist dafür geeignet, eine entsprechende Fläche eines anderen Verbinderelements in Eingriff zu nehmen, mit dem das Verbinderelement 14 verbunden werden soll, um eine optische Verbindung des Lichtwellenleiters 2 mit einem anderen optischen Element, zum Beispiel einem anderen Lichtwellenleiter, einer Diode oder einer Fotodetektor-Vorrichtung, das in dem anderen Verbinderelement eingeschlossen ist, zu gewährleisten. Es ist daher wichtig, daß die Kontaktfläche 24 genau senkrecht zur Achse der konischen Flächen 16 und 18 ist, und dies wird zweckmäßigerweise durch Herstellen der konischen Flächen 16 und 18 und der Kontaktfläche 24 auf ein und derselben Maschine und in einem kontinuierlichen Arbeitsgang gewährleistet.
Das Ausführungsbeispiel der in 2 gezeigten Vorrichtung wird in Bezug auf die Gestaltung des Halters 26, der den Endabschnitt des Lichtwellenleiters 2a umschließt, und die Gestaltung der Flächen des Verbinderelements 30, die mit dem Halter 26 zusammenwirken, modifiziert. So hat die Faserhaltermuffe 26 nach 2 eine zylindrische Außenfläche 32 und eine mit derselben verbundene flache Stirnfläche 34. An seiner Außenfläche hat der Halter 26 einen ringförmigen Flansch 36, der eine ringförmige Seite 40 hat, die eine im Verhältnis zur zylindrischen Bezugsfläche 32 senkrechte Bezugsfläche 40 bildet, die im Verhältnis zum flachen Endabschnitt 34 des Faserhalters 26 und dadurch im Verhältnis zur Stirnfläche der Faser 2a eine genau vorher festgelegte Position einnimmt. Folglich nimmt die Stirnfläche der Faser 2a eine vorher festgelegte Position im Verhältnis sowohl zur zylindrischen Bezugsfläche 32 als auch zur ringförmigen Bezugsfläche 40 ein, die quer zu derselben verläuft.
Das Verbinderelement 30 wird mit Flächen versehen, um die relative Position zwischen dem Faserhalter 26 und dadurch dem Lichtwellenleiter 2a und der Kugellinse 4a festzulegen. Die Flächen des Verbinderelements 30 zum Festlegen der relativen Position zwischen dem Faserhalter 26 und dadurch dem Lichtwellenleiter 2a einerseits und der Kugellinse 4a andererseits bestehen aus einer konischen Fläche 20a, einer zylindrischen Fläche 42, die eine Öffnung zum Aufnehmen des Halters 26 bildet, und einer Stirnfläche 44, die senkrecht zur zylindrischen Fläche 42 verläuft und die durch die zylindrische Fläche 42 gebildete Öffnung zum Aufnehmen des Halters 26 umschließt. Die konische Fläche 20a und die zylindrische Fläche 42 werden auf der gleichen Achse angeordnet. Die konische Fläche 20a ist dafür geeignet, eine Kugellinse 4a in Eingriff zu nehmen, während die zylindrische Fläche 42 dafür geeignet ist, die zylindrische Fläche 32 des Halters 26 in Eingriff zu nehmen, und die Fläche 44 des Verbinderelements 30 dafür geeignet ist, die ringförmige Fläche 40 des am Halter 26 befestigten Flanschs 36 in Eingriff zu nehmen.
Die Eingriffsflächen des Halters 26 und des Verbinderelements 30 werden im Verhältnis zueinander so angeordnet und gestaltet, daß der Lichtwellenleiter 2a und die Kugellinse 4a auf der gleichen optischen Achse und mit einem solchen Zwischenraum in Axialrichtung zueinander angeordnet werden, daß sich die Stirnfläche des Lichtwellenleiters 2a im Brennpunkt der Kugellinse 4a befindet, wenn die Kugellinse 4a die konische Fläche 20a in Eingriff nimmt und die Flächen 32 und 40 des Halters 26 die Flächen 42 bzw. 44 des Verbinderelements 30 in Eingriffnehmen.
Die in 3 gezeigte Vorrichtung wird ebenfalls für eine optische Verbindung eines Lichtwellenleiters 2b mit einer Kugellinse 4b bereitgestellt. Die Vorrichtung nach 3 umfaßt wie die Vorrichtung nach 1 ein Verbinderelement 14b, das konische Flächen 16b und 18b hat, die mit einem Zwischenraum in Axialrichtung zueinander auf der gleichen Achse angeordnet werden und sich zueinander hin verjüngen. Zwischen den konischen Flächen 16b und 18b gibt es einen zylindrischen Oberflächenabschnitt 20b.
Die Vorrichtung nach 3 unterscheidet sich in Bezug auf die Konstruktion des Halters für den Lichtwellenleiter von der Vorrichtung nach 1. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 besteht der Halter für den Lichtwellenleiter aus einer Klemm-Muffe 46, die wie der Halter 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 eine konische Bezugsfläche 8b hat. Die Klemm-Muffe 46 hat eine in Axialrichtung verlaufende Öffnung, in welcher der Endabschnitt des Lichtwellenleiters 2b angeordnet wird. Die Klemm-Muffe 46 wird so gestaltet, daß die Querschnittsfläche der Öffnung durch Ausüben eines äußeren Drucks auf die Klemm-Muffe 46 verändert werden kann. Dies gewährleistet, daß der Lichtwellenleiter 2b, nachdem er in die Öffnung in der Klemm-Muffe 46 eingeführt worden ist, in derselben durch Ausüben einer äußeren Kraft auf die Klemm-Muffe 46 befestigt werden kann. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies durch Eindrücken der Klemm-Muffe 46 in den engeren Abschnitt der konischen Fläche 16b mit Hilfe einer Spannschloßmutter 48 gewährleistet. Das Zusammendrücken der Klemm-Muffe 46 in Radialrichtung, das wiederum gewährleistet, daß der Lichtwellenleiter 2b in der Öffnung in der Klemm-Muffe befestigt wird, kann durch Herstellen der Klemm-Muffe aus zwei oder mehreren mehr oder weniger fest gefügten Sektoren gewährleistet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß die richtige Position der Stirnfläche des Lichtwellenleiters 2b im Verhältnis zur Klemm-Muffe 46 und dadurch im Verhältnis zur Kugellinse 4b vor und/oder nach dem Anordnen der Faser in der Klemm-Muffe durch mehr oder weniger manuelle Maßnahmen festgelegt werden.
Es kann davon ausgegangen werden, daß das Ausführungsbeispiel nach 3 eine Vorrichtung darstellt, bei der die Anforderungen an die Genauigkeit geringer sind als bei dem Ausführungsbeispiel nach 1, bei der aber die geringere Genauigkeit durch eine einfache Konstruktion und eine leichtere Anbringung der Faser im Faserhalter ausgeglichen wird.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist dafür geeignet, eine Diode 50 mit einer Kugellinse 4c zu verbinden. Wie die Vorrichtungen nach 1 und 3 umfaßt die Vorrichtung ein Verbinderelement 14c, das zwei mit einem Zwischenraum in Axialrichtung zueinander auf der gleichen Achse angeordnete und sich zueinander hin verjüngende konische Flächen 16e und 18c hat. Zusätzlich zum Verbinderelement 14e umfaßt die Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel von 4 einen Halter für die Diode 50 in der Form einer Klemm-Muffe 52. Die Klemm-Muffe 52 hat eine konische Bezugsfläche 8e, die dafür geeignet ist, die konische Fläche 16c in Eingriff zu nehmen, um die Position der Diode im Verhältnis zu Kugellinse 4e zu definieren, welche die konische Fläche 18e in Eingriff nimmt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gewährleisten die konischen Flächen 16e und 18e eine richtige relative Position zwischen der Diode 50 und der Kugellinse 4e, so daß die Diode 50 und die Linse 4e auf der gleichen optischen Achse und mit einem richtigen Zwischenraum in Axialrichtung zueinander angeordnet werden.
Bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach 4 wird die Diode 50 mit einer feststehenden äußeren Muffe an Stelle der Klemm-Muffe 52 versehen. Diese feststehende Muffe wird nicht mit ihrer abschließenden Form versehen, bis die Muffe mit der Diode verbunden worden ist, zum Beispiel durch Bereitstellen einer konischen Bezugsfläche der Muffe durch Drehen. So wird die Position der Bezugsfläche so festgelegt, daß der Abstand der Diode von der Kugellinse in Axialrichtung richtig ist.
Auch das Ausführungsbeispiel nach 5 wird im Verhältnis zum Ausführungsbeispiel nach 4 in Bezug auf die Gestaltung der ineinandergreifenden Flächen des Diodenhalters und des Verbinderelements modifiziert. Das Verbinderelement 54 hat eine konische Fläche 20d, eine zylindrische Bezugsfläche 56 und eine ringförmige Bezugsfläche 58, die senkrecht zur zylindrischen Bezugsfläche 56 verläuft. Die Vorrichtung umfaßt ebenfalls einen Halter für eine Diode 59 in der Form einer Muffe 60. Die Muffe 60 hat eine zylindrische äußere Bezugsfläche 62, die dafür geeignet ist, die zylindrische Fläche 56 des Verbinderelements 54 in Eingriff zu nehmen, um die Position der Diode 59 so zu definieren, daß die optische Achse derselben mit der Achse der zylindrischen Fläche 56 übereinstimmt. Da die Achse der zylindrischen Fläche 56 mit der Achse der konischen Fläche 20d übereinstimmt, wird der Brennpunkt der Kugellinse 4d auf der Achse der Diode angeordnet. Um den Abstand der Diode 59 von der Kugellinse 4d in Axialrichtung zu definieren, wird die Muffe 60 mit einem äußeren ringförmigen Flansch 64 versehen, der eine ringförmige Fläche 66 hat, welche die Bezugsfläche 58 des Verbinderelements 54 in Eingriff nimmt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gewährleisten die Bezugsflächen 56, 58, 62 und 66 eine richtige relative Position zwischen der Diode 59 und der Kugellinse 4d, so daß die Diode 59 und die Kugellinse 4d auf der gleichen optischen Achse und mit einem richtigen Zwischenraum in Axialrichtung zueinander angeordnet werden. Die Muffe 60 kann fest mit der Diode 59 verbunden werden und kann dafür geeignet sein, ihre abschließende Form nach der Verbindung mit der Diode zu erhalten, zum Beispiel durch Formen der zylindrischen Bezugsfläche 62 und der ringförmigen Bezugsfläche 66 am Flansch 64 durch Drehen nach dem Verbinden der Muffe mit der Diode.
In 6 wird schematisch die Verbindung von zwei Lichtwellenleitern 2 miteinander gezeigt. So sind die Vorrichtungen zwei Vorrichtungen der in 1 gezeigten Art, die miteinander verbunden werden, wobei sich die Kontaktflächen 24 im Eingriff miteinander befinden und die Vorrichtungen mit Hilfe von Führungsstiften 68 im Verhältnis zueinander zentriert werden. Der Lichtstrahl von einem der Lichtwellenleiter wird durch die optisch mit der Faser verbundene Kugellinse vergrößert und tritt als ein paralleler Strahl aus der Linse aus, der einen Querschnitt hat, der mehrere Male größer ist als der vom Lichtwellenleiter empfangene Strahl, wobei der Strahl von der Linse durch die andere Kugellinse empfangen wird, die den Strahl auf den mit der zweiten Linse verbundenen Lichtwellenleiter verkleinert. Wegen der Vergrößerung des Strahls beim Übergang zwischen den Lichtwellenleitern werden die Verluste beim Übergang verringert.
In 7 wird die Verbindung von zwei Vorrichtungen der in 1 gezeigten Art gezeigt, wobei die Vorrichtungen mit Hilfe einer äußeren Buchse 70 statt mit Hilfe von Führungsstiften im Verhältnis zueinander zentriert werden. Die Buchse 70 macht es möglich, ohne einen Eingriff zwischen den Stirnflächen 24 der Vorrichtungen eine richtige Position der Vorrichtungen in einer Linie miteinander zu gewährleisten. Daher ist es nicht notwendig, die Stirnflächen 24 mit besonderer Präzision herzustellen. Der Abstand zwischen den Vorrichtungen in Axialrichtung kann auf eine herkömmliche, in der Abbildung nicht gezeigte, Weise festgelegt werden.
In 8 wird schematisch die Verbindung einer Diode mit einem Lichtwellenleiter mit Hilfe von Vorrichtungen der in 4 bzw. 1 gezeigten Art gezeigt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel greifen die Vorrichtungen an Kontaktflächen 24 ineinander, und die Vorrichtungen werden mit Hilfe von Führungsstiften 68a im Verhältnis zueinander zentriert.
Es ist zu erkennen, daß die in 6 bis 8 gezeigten Verbindungsprinzipien ebenfalls in Bezug auf die in 2 und 5 gezeigten Vorrichtungen und unterschiedliche Kombinationen der in 1 bis 5 gezeigten Vorrichtungen angewendet werden können.
In 9 und 10 werden geeignete Vorrichtungen gezeigt, um die Kugellinse 4 im Eingriff mit der konischen Fläche 18 zu halten.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 9 wird die Kugellinse 4 mit Hilfe eines Stopfens 72, der ein Außengewinde hat und in ein mit der konischen Fläche 18 verbundenes Loch 74 geschraubt wird, im Eingriff mit der konischen Fläche 18 gehalten. Der Stopfen 72 hat an seinem Ende, das dafür geeignet ist, die Kugellinse 4 in Eingriff zu nehmen, einen Ring 76, der aus einem elastischen Material besteht und die Kugellinse 4 elastisch gegen die konische Fläche 18 drückt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 10 wird die Kugellinse 4 mit Hilfe eines Sprengrings 78, der in einer Nut 80 in einem mit der konischen Fläche 18 verbundenen Loch 82 angebracht wird, im Eingriff mit der konischen Fläche 18 gehalten. Zwischen dem Sprengring 78 und der Kugellinse wird ein Ring 84 aus einem elastischen Material bereitgestellt, der die Kugellinse 4 elastisch gegen die konische Fläche 18 drückt.
In 11 wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die relative Position der Kugellinse 4e und des Halters 6e mit dem in demselben befestigten Lichtwellenleiter 2e durch einen unmittelbaren Eingriff zwischen der Kugellinse 4e und den Stirnflächen des Halters und der Faser gewährleistet wird. In diesem Fall hat die Kugellinse einen Brechungsindex von einer solchen Größe, daß sich der Brennpunkt in der Oberfläche der Linse befindet.
Die Erfindung kann im Rahmen der folgenden Ansprüche modifiziert werden und kann an unterschiedliche Kombinationen einer Verbindung zwischen Lichtwellenleitern und anderen optischen Elementen angepaßt werden. In 12 wird eine Verbindung zwischen einer Vorrichtung der in 4 gezeigten Art, die eine Diode 30 und eine optisch mit derselben verbundene Kugellinse umfaßt, und einer Vorrichtung nach 2, die einen Lichtwellenleiter und eine Kugellinse umfaßt, gezeigt.
Bei einem modifizierten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Stirnflächen der Vorrichtungen abgeschrägt, um so Reflexionen der optischen Signale zu verhindern.

Claims

Lichtwellenleiter-Steckverbinder, der zum Übertragen eines optischen Signals über die Verbindung ein Paar von Lichtleitfasern (2) verbindet, wobei der Steckverbinder folgendes umfaßt: einen Halter (6; 26) an einem Ende jeder Faser (2), wobei die Halter (6; 26) jeder eine Halterstirnfläche (10; 34), die bündig mit einer Stirnfläche der jeweiligen Faser (2) ist, und eine erste Bezugsfläche (8; 32, 40) in einer vorher festgelegten Position im Verhältnis zur jeweiligen Halterstirnfläche (10; 34) haben, ein Paar von Kugellinsen (4), die optisch aneinander und an die Stirnfläche einer jeweiligen Faser (2) gekoppelt werden, ein Paar von Verbinderelementen (14; 30), wobei jedes Verbinderelement integriert geformt wird und eine zweite Bezugsfläche (16; 42, 44), an der die erste Bezugsfläche (8; 32, 40) eines jeweiligen Halters (6; 26) anliegt, und eine konkave konische Fläche (18; 20a) umfaßt, an der eine jeweilige Kugellinse (4) positioniert wird, und einen Schraubstöpsel (72) oder einen Sprengring (78), der feststehend in dem Verbinderelement (14; 30) in Eingriff gebracht und angeordnet wird, um die jeweilige Kugellinse (4) mit Hilfe eines dazwischen angeordneten elastischen O-Rings gegen die jeweilige konkave konische Fläche (18; 20a) zu halten, wobei die zweite Bezugsfläche (16; 42, 44) und die konische Fläche (18; 20a) des Halters so maschinell bearbeitet werden, daß sie die Stirnfläche der jeweiligen Lichtleitfaser (2) am Brennpunkt der jeweiligen Kugellinse (4) positionieren und das Ende der Faser (2) und die Kugellinse (4) auf der gleichen optischen Achse positionieren, um so ohne die Notwendigkeit von Einstellungsvorgängen zum Zeitpunkt des Zusammenbaus eine richtige relative Position zwischen der Lichtleitfaser (2) und der Kugellinse (4) zu gewährleisten.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die konischen Flächen (18; 20a) der Verbinderelemente (14; 30) zu jeweiligen Stirnflächen (24) öffnen, die senkrecht zur Achse der konischen Fläche (18; 20a) maschinell bearbeitet werden, und die konischen Flächen (18; 20a) so geformt werden, daß die jeweiligen Kugellinsen (4) keine durch die Stirnflächen (24) definierte Ebene unterbrechen.
Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderelemente (14; 30) an den Stirnflächen (24) aneinanderstoßen, und der außerdem einen Keramikeinsatz (12) umfaßt, der in dem Halter (6; 26) um das Ende jeder Faser (2) bereitgestellt wird.
Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die aneinanderstoßenden Stirnflächen (24) Führungsstifte (68) eingelassen werden.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugsfläche (8) eine konvexe konische Fläche ist und die zweite Bezugsfläche (16) eine konkave konische Fläche ist.
Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Halters (6) distal von der konvexen konischen Referenzfläche (8) durch das Verbinderelement (14) getragen wird, wobei der Halter (6) zwischen der Referenzfläche (8) und dem Ende angelagert ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugsfläche (32, 40) eine konvexe zylindrische Fläche (32) und eine ringförmige Fläche (40) umfaßt und die zweite Bezugsfläche (42, 44) eine konkave zylindrische Fläche (42) und eine Stirnfläche (44) des Verbinderelements (30) umfaßt.
Anschluß an einer Lichtleitfaser, wobei der Anschluß folgendes umfaßt: einen Halter (6; 26) an einem Ende der Faser (2), wobei der Halter (6; 26) eine Halterstirnfläche (10; 34), die bündig mit einer Stirnfläche der Faser (2) ist, und eine erste Bezugsfläche (8; 32, 40) in einer vorher festgelegten Position im Verhältnis zur Halterstirnfläche (10; 34) hat, eine Kugellinse (4), die optisch an die Stirnfläche der Faser (2) gekoppelt wird, ein Verbinderelement (14; 30), wobei das Verbinderelement integriert geformt wird und eine zweite Bezugsfläche (16; 42, 44), an der die erste Bezugsfläche (8; 32, 40) des Halters (6; 26) anliegt, und eine konkave konische Fläche (18; 20a) umfaßt, an der die Kugellinse (4) bereitgestellt wird, und einen Schraubstöpsel (72) oder einen Sprengring (78), der feststehend in dem Verbinderelement (14; 30) in Eingriff gebracht und angeordnet wird, um die Kugellinse (4) mit Hilfe eines dazwischen angeordneten elastischen O-Rings gegen die konkave konische Fläche (18; 20a) zu halten, wobei die zweite Bezugsfläche (16; 42, 44) und die konische Fläche (18; 20a) des Halters so maschinell bearbeitet werden, daß sie die Stirnfläche der jeweiligen Lichtleitfaser (2) am Brennpunkt der jeweiligen Kugellinse (4) positionieren und das Ende der Faser (2) und die Kugellinse (4) auf der gleichen optischen Achse positionieren, um so ohne die Notwendigkeit von Einstellungsvorgängen nach dem Zusammenbau des Anschlusses eine richtige relative Position zwischen der Lichtleitfaser (2) und der Kugellinse (4) zu gewährleisten.
Anschluß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die konische Fläche (18; 20a) des Verbinderelements (14; 30) zu einer Stirnfläche (24) öffnet, die senkrecht zur Achse der konischen Fläche (18; 20a) maschinell bearbeitet wird, und die konische Fläche (18; 20a) so geformt wird, daß die Kugellinse (4) keine durch die Stirnfläche (24) definierte Ebene unterbricht.
Anschluß nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugsfläche (8) eine konvexe konische Fläche ist und die zweite Bezugsfläche (16) eine konkave konische Fläche ist, und der außerdem einen Keramikeinsatz (12) umfaßt, der in dem Halter (6; 26) um das Ende der Faser (2) bereitgestellt wird.
Anschluß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Halters (6) distal von der konvexen konischen Referenzfläche (8) durch das Verbinderelement (14) getragen wird, wobei der Halter (6) zwischen der Referenzfläche (8) und dem Ende angelagert ist.
Anschluß nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugsfläche (32, 40) eine konvexe zylindrische Fläche (32) und eine ringförmige Fläche (40) umfaßt und die zweite Bezugsfläche (42, 44) eine konkave zylindrische Fläche (42) und eine Stirnfläche (44) des Verbinderelements (30) umfaßt.