DE7519901U

DE7519901U - Lichtleiterkupplung

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Publication number: DE7519901U
Application number: DE19757519901U
Authority: DE
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1975-06-23
Filing date: 1975-06-23
Publication date: 1975-11-13
Also published as: US4118105A

Description

23. Juni 1975 51653-75/Sch/Ba

Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der

Wissenschaften e.V. 1.400 Göttingen, Bunsenstraße 10

Lichtleiterkupplung

Die Neuerung betrifft eine Lichtleiterkupplung der im Anspruch 1 vorausgesetzten Art.

Handelsübliche Lichtleiter bestehen aus einem Bündel vieler sehr feiner Lichtleitfasern aus Glas oder Quarz u. dgl., die von einem gemeinsamen Umhüllungsschlauch umgeben sind, über dessen Enden je eine Hülse mit einer Endbohrung geschoben und befestigt ist. An der Endbohrung treten die Enden der einzelnen Glasfasern aus und sind dort plangeschliffen. Um nun ein elektro-optisches Element an ein Ende eines Lichtleiters anzukoppeln, kann man beispielsweise ein geeignetes Bauteil mit einer Bohrung versehen, welche dem Durchmesser der Hülse am Ende des Lichtleiters entspricht, und von der einen Seite das elektro-optische Bauelement einführen und von der entgegengesetzten Seite das Ende des Lichtleiters hineinschieben. Der Durchmesser der Endhülsen des Lichtleiters entspricht dem Durchmesser des Gehäuses des elektrooptischen Elementes, das üblicherweise in einem TOi8-oder TO46-Gehäuse untergebracht ist, wie es für Transistoren verwendet wird, wobei jedoch die Endfläche lichtdurchlässig mit einer Glas-

scheibe oder meist einer Fokussierlinse ausgebildet ist. Der Abstand zwischen dem elektro-optischttn Element und der Endfläche des Lichtleiters läßt sich durch Ein- und Herschieben des Lichtleiters im Sinne einer möglichst guten Fokussierung und eines maximalen ubertragungswirkungsgrades einstellen und dann beispielsweise durch Madenschrauben oder bei einer nicht lösbaren Verbindung durch Verkleben festlegen.

Es sind ferner Lichtleiter im Handel, deren Endim in den Stecker einer Koaxverbindung eingeklebt sind, wobei es dann dem Abnehmer überlassen bleibt, eine zu dem Stecker passende Buchse, die handelsüblich nur mit eingebauten Isolier- und Kontaktteilen erhältlich ist, so umzubauen, daß sie sich zur Verwendung mit dem Lichtleiterstecker eignet. Meist entfernt man dazu die Kontaktteile aus der Buchse und bohrt den Isoliereinsatz auf den Durehmesser des T-Gehäuses aus, so daß das elektro-optische Element, beispielsweise eineLeuchtdiode, eine Photodiode oder ein Phototransistor, in die Buchse eingesetzt und dort festgeklebt werden kann. Ein Auswechseln des Elementes im Falle eines Effektes oder gegen eine andere Type zu Versuchszwecken ist dann jedoch nicht mehr möglich, ohne daß die gesamte Buchse ausgetauscht wird.

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, das lästige Aufbohren des Isoliereinsatzes zu vermeiden, und eine zu dem Stecker des Lichtleiters passende Buchse anzugeben, welche in einfacher Weise aus handelsüblichen Teilen montierbar ist und in welche sich das elektro-optische Element so einsetzen läßt, daß es gut zentriert ist und sich auch leicht wieder auswechseln läßt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Stecker und Buchse einer Koaxkupplung bestehen Üblicherwelse jeweils aus einem metallischen Gehäuse mit einem eingepreßten Isolierteil, das in der Mitte mit einem Stift bzw« einer dazu passenden Hülse versehen ist, mit deren rückwärtigen Enden der

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Innenleiter eines Koaxkabels verlötet wird. Weiterhin gehören meist Beilagscheiben und Isolierringe zu der Koaxverbindung, mit Hilfe deren die Abschirmung des Koaxkabels festgelegt und elektrisch mit dem Stecker bzw. Buchsengehäuse verbunden wird. Unter Verwendung dieser Teile wird nun gemäß der Neuenng nach Herausdrücken des Isoli-irteils mit der Innenleiterverbindung aus dem Buchsengehäuse das elektro-optische Element in diesem Gehäuse gelagert und mit Hilfe des rückwärtigen Gewinderinges, welcher normalerweise zur Fixierung des angeschlossenen Koaxkabels dient, im Gehäuse festgelegt. Da die isolierenden Ringe meist aus elastischem Material bestehen, erübrigt sich eine Bearbeitung ihres Innendurchmessers im Hinblick auf den Außendurchmesser des elektro-optischen Elementes und gleichzeitig wird beim Anziehen der rückwärtigen Ringmutter automatisch eine ausreichend gute Zentrierung des Elementes in der MiLtelachse der Buchse erreicht. Beim bisher durchgeführten Aufbohren des eingebauten Isolierteils, welches bei der neuerungsgemäßen Lichtleiterkupplung nicht mehr benötigt wird, sind dagegen relativ genaue Bohrlehren erforderlich, damit die Bohrung zum Einsetzen des Elementes nicht schief wird und infolgedessen der Übertragungswirkungsgrad der Lichtleiterkupplung verschlechtert wird.

Man kann geeignet bemessene Distanzscheiben zur Festlegung der axialen Position des elektro-optischen Elementes innerhalb der Buchse verwenden, so daß der Abstand zwischen der Linse des Elementes und dem Ende des Lichtleiters bei zusammengesteckter Lichtleiterkupplung eine optimale Fokussierung des vom Lichtsender ausgehenden Lichtes auf die Glasfaserenden bzw. des vom Lichtleiter ausgehenden Lichtes auf den Empfänger erfolgt und die Lichtleiterkupplung demgemäß einen optimalen Übertragungswirkungsgrad hat, der auch bei wiederholtem Zusasonenstecken und Lösen dez Kupplung erhalten bleibt.

Die beiden isolierenden Ringe isolieren sowohl das Gehäuse des elektro-optischen Elementes als auch dessen rückwärtige Verbin-

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dungsleiter vom Buchsengehäuse. Zusätzlich können die rückwärtigen Anschlußleiter noch durch eine Isolationsplatine in Form eines von rückwärts in die Buchse einsetzbaren Isolierplättchens mit Öffnungen für die Leiter gegen die Ringmutter isoliert werden.

Eine weitere Möglichkeit der Abstandsjustierung zwischen dem elektro-optischen Element und dem Lichtleiter besteht darin, daß statt dem Einkleben des Lichtleiters in den Stecker die das Ende des Lichtleiters umgebende Hülse mit einem Außengewinde ausgebildet ist, welches in ein Innengewinde des Steckers der Koaxkupplung einschraubbar ist, so daß auf diese Weise die ar.iale Lage des Lichtleiters im Stecker entsprechend der Einschraubtiefe gewählt werden kann, wobei die Fixierung der günstigsten Lage dann mit Hilfe einer Kontermutter erfolgt. Dabei wirkt die Gewindeverbindung bereits zentrierend. Zur Verbesserung der Zentrierung kann zusätzlich ein Teil des Innenquerschnittes des Steckers als Zentrierquerschnitt für den vorderen Teil der Hülse ausgebildet sein.

Die Neuerung läßt sich in besonders einfacher .ieise realisieren, wenn Stecker und Buchse aus Teilen einer BKC-Koaxkupplunc gebildet sind. Zu einer solchen Kupplung gehören handelsüblich die zur Festlegung des elektro-optischen Elementes gomäß der Neuerung benutzten isolierenden elastischen Ringe und auch Beilagscheiben, mit deren Hilfe sich ein bestimmter Abstand 2v;ischen der Frontlinse des Elementes und den Enden der Lichtleiter einstellen läßt, so daß ein direkter Glas-Glas-Kontakt vermieden wird, der zu feinen Beschädigungen der Glasflächen führt, die aber bereits den Wirkungsgrad der Lichtübertragung merklich vermindern. Andererseits ist ein gewisser Schutz gegen Beschädigungen der Glasflächen bereits durch die Elastizität der isolierenden Ringe gegeben, die ein gewisses Nachgeben des Elementes in der Buchse erlauben. Bei Verwendung einer handelsüblichen Koaxverbir-dung, wie etwa einer BNC-Koaxkupplung, stehen

außer der. geringen finanziellen Aufwand die Vorteile des gesamten Koaxprogrammes nebst Zubehör zur Verfügung, v?ie Abschlu.3deckel zum Verschließen eines nicht benutzten Verbindungsteils sowie Befestigungsteile mit zugehörigen Bohrschablonen und sonstigem Zubehör. Da sich eine BNC-Koaxkupplung in dsr Praxis für den Umbau als Lichtleiterkupplung bereits bestens bewährt hat, s^iß die neuerungsgemäße Lichtleiterkupplung in folgenden anhand der Teile einer derartigen BNC-Koaxkupplung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Schnittzeichnung einer gemäß der Neuerung ausgebildeten Lichtleiterkoaxkupplung und

Fig. 2 eine Variante der Befestiguncf des Lichtleiters im Koaxstecker.

Gemäß Fig."T~i^st der Lichtleiter 1 am Ende mit einer Hülse 2 versehen, die im Stecker 3 befestigt (normalerweise eingeklebt) ist. Die zugehörige Buchse besteht aus einem Gehäuse 4, aus welchem die Isolier- und Kontaktteile entfernt sind, mit einem von rückwärts einschraubbaren Gewindering 5. Das Gehäuse weist eine Innenschulter 4aauf, gegen welche sich ein erster isolierender Ring 6 anlegt. Gegebenenfalls kann eine Distanzscheibe 7 eingefügt werden, deren Innendurchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des Ringes 6 ist, damit das Gehäuse des *■ elektro-optischen Elementes 8 im montierten Zustand gegen das Gehäuse 4 der Buchse isoliert bleibt. Im montierten Zustand sitzt das elektro-optische Element 8 innerhalb des ersten isolierenden Ringes 6, gegen dessen - in der Zeichnung rechte - Endfläche ein Umfangsflansch 8a des Elementes 8 anliegt. Die auf der gegenüberliegenden Seite des Elementes 8 befindliche Linse 8b ist auf die öffnung innerhalb der Innenschulter 4a des Gehäuses 4 der Buchse gerichtet, so daß sie mit dem Ende des Lichtleiters 1 zusammenwirken kann. Die rückwärtig aus dem elektro-optischen Element 8 herausragenden Anschlußleiter 3c

erstrecken sich durch eine Öffnung eines zweiten isolierenden Ringes 9, der im montierten Zustand an der anderen Seite des ümfangsflansches 8a anliegt und unter Einfügung einer Beilagscheibe IO von dem Gewindering 5 im Gehäuse 4 festgehalten wird.

Je nachdem, wie weit man den Gewindering 5 in das Gehäuse 4 hineinschraubt, läßt sich die axiale Lage des elektro-optischen Elementes 8 innerhalb des Gehäuses 4 der Buchse bestimmen, so daß auf diese Weise eine Feinfokussierung des Elementes 8 hinsichtlich des Lichtleiterendes erreicht werden kann. Für eine Grobfokussierung können gegebenenfalls eine oder mehrere Distanzscheiben 7 geeigneter Dicke verwendet werden.

Die Anschlußleiter 8c des elektro-optischen Elementes sind zunächst durch den Isolierring 9 gegen das Innere des Gehäuses isoliert und können zusätzlich durch aufgeschobene Isolierschlauchstücke isoliert werden. Gegebenenfalls kann auch zusätzlich eine Isolierplatte 11 verwendet werden, die eine der Zahl der Anschlußleiter 8c entsprechende Anzahl von Bohrungen aufweist, durch welche die Anschlußleiter geführt/rerden (ehe die Isolierschlauchstücke aufgeschoben werden).

Die beschriebene Ausführungsform der Neuerung bietet die folgenden Vorteile. Zunächst lassen sich handelsübliche Einzelteile verwenden, für welche keine gesonderte Fertigung erforderlich ist. Die Montage des elektro-optischen Elementes in der Buchse ist denkbar einfach. Das Element ist dabei gegen das Gehäuse isoliert und mit ausreichender Genauigkeit in ihm zentriert, ohne daß dazu besondere Maßnahmen erforderlich wären, da die der Lagerung des Elementes in der Buchse dienenden isolierenden Ringe in Form von Gummiringen ohnedies zur Koaxverbindung gehören, wo sie normalerweise der Führung und Festlegung des Kabele dienen. Die elastischen Ringe ergeben ferner eine gewisse Nachgiebigkeit, so daß selbst bei einem

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an sich unerwünschten Glas-Glas-Kontakt zwischen der Linse des elektro-optischen Elementes und dem Lichtleterencie nicht so leicht Beschädigungen der Glasflächen eintreten. Schließlich erlaubt die Neuerung ein einfaches und schnelles Auswechseln des elektrooptischen Elementes in. Falle eines Defektes oder eines gewünschten Typenwechsels. Die hier für die Zwecke der Neuerung beschriebene BNC-Koaxkupplung erlaubt ferner die Ausnutzung des gesamten BNC-Programines, welches außer Stecker und Kupplung eine ganze Anzahl von Zusatzelementen (wie beispielsweise Verschlußkappen für nicht benutzte Kupplungsteile, Bohrschablonen für Chassisbefestigungen usw.) zur Verfügung stellt.

Fig. 2 stellt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel der neuerungsgemäßen Idee dar. Der Lichtleiter 1 ist hierbei an seinem Ende mit einer gegen Fig. 1 abgewandelten Hülse 2a versehen, welche ein Außengewinde 2b trägt. Das Gehäuse 3a ist mit einem entsprechenden Innengewinde 3b versehen, so daß es auf die Hülse 2a aufgeschraubt werden kann. Durch die Größe der Einschraubtiefe in das Steckergehäuse 3a läßt sich der Abstand des Endes des Lichtleiters 1 von der Linse 8b des in der Buchse gemäß Fig. 1 montierten elektro-optischen Elementes 8 justieren. Durch Aufschrauben einer Kontermutter 12 von hinten auf das Gewinde 2b der Hülse 2a und Festziehen gegen das Steckergehäuse 3a wird die ermittelte optimale Position des Lichtleiterendes im Steckergehäuse fixiert.

iBei einer genügenden Länge der Gewinde 2b und 3b ergiot sich eine ausreichend gute Zentrierung des Lichtleiterendes im Steckergehäuse. Will man jedoch aus konstruktiven Gründen oder aus Gründen der schnelleren Montierbarkeit die Gewinde nicht zu lang machen, dann empfiehlt es sich, einen Teil der Bohrung des Steckergehäuses als Zentrierquerschnitt 3c auszubilden, dessen Innendurchmesser auf den Auöendurchmesser der Hülse 2a abgestimmt ist, so daß die Hülse 2a im zusammengebauten Zustand an den Stellen 3b und 3c des Steckergehäuses

geführt und damit zentriert ist. Im rechten Teil der Fig. 2 ist noch der Verschlußring 13 dargestellt, mit welchem der auf die Buchse gesteckte Stecker an dieser gegen Abziehen fixiert wird.

Die in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform erlaubt gegenüber den bisherigen Befestigungsarten des Lichtleiters im Stecker eine sehr einfacheiund rasche Montage bei absolut einwandfreier Zentrierung. Ferner kann die axiale Lage des Lichtleiterendes jederzeit äußerst einfach justiert werden, wann der Stecker an unterschiedlichen Buchsen verwendet wird, bei welchen die elektro-optischen Elemente durchaus nicht immer in völlig gleicher Lage montiert sind. Die Justierung eines Steckers der soeben beschriebenen Art gestaltet sich in der Praxis ohnehin einfacher als Justierungen an Buchsen, welche von der Chassisrückseite vorgenommen werden müssen, während die Steckerjustierung außerhalb des Gerätes vorgenommen wird.

Claims

Schutzansprüche

1) Lichtleiterkupplung mit einem Stecker, in welchem der Lichtleiter koaxial befestigt ist, und mit einer Buchse, in welcher ein elektro-optisches Element (Lichtsender oder -empfänger) mit einem einen ümfangsflansch aufweisenden Gehäuse, dessen Vorderteil mit einer Linse oder dgl, versehen ist und aus dessen rückwärtigen» Ende Anschlußleiter herausragen, montiert ist, dadurch geke nnzeichn e t , daß das Element (8) mittels eines einerseits am Umfangsfiansch (8a) seines Gehäuses und andererseits an einer Innenschulter (4a) der Buchse anliegenden ersten isolierenden Ringes (6) in der Buchse (4) einer zum Stecker (3) passenden Koiixkupplung gelagert ist und mittels eines zweiten isolierenden Ringes (9) , der vom rückwärtigen Ende her mit Hilfe eLnes in die Buchse einschraubbaren Gewinderinges (5) gegen die Rückseite des .Umfangsflansches gedrückt wird, fixierbar ist.

2) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Isolierring (6,9) elastisch ist. '

3) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des ersten Ringes (6) eine oder mehrere Distanzscheiben (7) zum Einstellen der axialen Lage des Elementes (8) innerhalb der Buchse (4) angeordnet ist.

4) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Ring (9) und dem Gewindering (5) eine mit Durchtrittsöffnurigen für die Anschlußleiter (8c) versehene Isolationsplatine (11) angeordnet ist.

5) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Ende des Lichtleiters (1) umgebende Hülse (2a) mit einem Außengewinde 2b) ausgebildet ist, welches in ein Innengewinde (3b) des Steckers der Koaxkupplung einschraubbar ist, und daß die Hi.ise (2a) in? Stecker mit Hilfe einer aufgeschraubten Kontermutter (12) fixierbar ist.

6) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Innenquerschnittes des Steckers als Zentrierqiierschnitt (3c) für den vorderen Teil der Hülse (2a) ausgebildet ist.

7) Lichtleiterkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche "! bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Stecker und Buchse aus Teilen einer BNC-Koaxkupplung gebildet sind.

8) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 3 oder einem der An-Sprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abmessung des ersten Ringes (6) und/oder die Anzahl und axiale Abmessung der Distanzscheiben (7) so bemessen sind, daß eine Berührung von Lichtleiter (1) und elektro-optischem Element (8) ausgeschlossen ist.

9) Lichtleiterkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abmessung des ersten isolierenden Ringes (6) sowie Anzahl und axiale Abmessung etwaiger Distenzscheiben (7) so bemessen sind, daß sich eine möglichst optimale optische Kopplung zwischen dem Lichtleiter (1) und dem elektro-optischen Element (8) ergibt»

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