EP1010023A2 - Steckverbindung für lichtleitfasern - Google Patents

Steckverbindung für lichtleitfasern

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EP1010023A2
EP1010023A2 EP98945314A EP98945314A EP1010023A2 EP 1010023 A2 EP1010023 A2 EP 1010023A2 EP 98945314 A EP98945314 A EP 98945314A EP 98945314 A EP98945314 A EP 98945314A EP 1010023 A2 EP1010023 A2 EP 1010023A2
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EP
European Patent Office
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plug
fiber
socket
plug according
optical fiber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98945314A
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English (en)
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Inventor
Wolfram Henning
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Original Assignee
Individual
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/389—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs characterised by the method of fastening connecting plugs and sockets, e.g. screw- or nut-lock, snap-in, bayonet type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
    • G02B6/3834—Means for centering or aligning the light guide within the ferrule
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3801—Permanent connections, i.e. wherein fibres are kept aligned by mechanical means
    • G02B6/3806—Semi-permanent connections, i.e. wherein the mechanical means keeping the fibres aligned allow for removal of the fibres

Definitions

  • the invention relates to a connector for optical fibers according to the preamble of claim 1.
  • Such plug connections are used for the optical coupling of two optical fibers or the optical connection of an optical fiber with a light source, such as a laser, or with a light-receiving instrument, such as a laser catheter that can be inserted into the human body.
  • a light source such as a laser
  • a light-receiving instrument such as a laser catheter that can be inserted into the human body.
  • optical fiber is understood to mean an individual fiber consisting of any material (for monomode or multimode operation) or a fiber bundle.
  • Plug connections for optical fibers according to the preamble of claim 1 are generally known, and are manufactured in a wide variety of designs, for example, by the company Optikoptik Henning GmbH, Allersberg, Germany. Standard on this
  • CONFIRMATION COPY provided plug-in connections is explicitly referred to for the explanation of all terms not described here, and with regard to possible applications.
  • plug connections of the generic type can have a socket in which the optical fiber to be coupled is held, and a plug which receives the element to be connected to the optical fiber, such as a further optical fiber or an optical element or a downstream optical system.
  • a centering element is provided in the plug, into which the optical fiber is inserted when the socket and plug are connected.
  • the plug-in connection is to enable coupling of the optical fiber with high efficiency
  • the plug-in connection and the centering element provided in it must be high-precision parts which, as a rule, cannot be produced, for example, by injection molding.
  • the known plug connections are therefore complex and therefore expensive.
  • the known plug connections are therefore too expensive, in particular, for example, for single-use laser catheters.
  • the invention has for its object to develop a connector according to the preamble of claim 1 such that a high-precision coupling of optical fibers with a possibly varying diameter is possible with comparatively little structural effort.
  • the plug has at least three wrap springs.
  • the wrap springs are stretched when unlocked; by means of the locking rotary movement they lay around the fiber and center it.
  • four or more wrap springs can also be provided.
  • the wrap-around longitudinal centering provided according to the invention provides a central connection of fibers with a different diameter, which can vary in particular by factors.
  • the centering is still precise even if the individual parts have a comparatively low precision, as is customary for injection molded parts.
  • the locking rotary movement can be carried out by rotating the bushing.
  • the rotation of the socket rotates, for example, part of the plug on which one end of the wrap springs is held.
  • the insertion of the optical fiber is facilitated if a funnel-shaped centering piece is arranged in the insertion direction in front of the wrap springs. This centering piece can in particular be held on the part on which one end of the wrap springs is held.
  • a second fiber holder for a further optical fiber or an optical system - such as an imaging system - is provided in the connector, on the center axis of which the wrap springs center the optical fiber to be coupled.
  • the other end of the wrap springs can also be attached to the second fiber holder.
  • the second fiber holder has an adjustment facility.
  • the plug and the socket can be locked by a snap-in connection, which in particular can have a ball.
  • Fig. 2 shows the connector of FIG. 1 in the locked state
  • Fig. 3 the wrap springs and the optical fiber in a plan.
  • An optical fiber which can be a single mode or a multimode fiber or a fiber bundle, is firmly inserted or clamped with its part provided with a man part 1 a in a socket, which consists of a handle 2 with a pawl 3.
  • the pawl 3 has a slot 3a, the function of which will be explained below.
  • the fiber is stripped at its front end 1 and projects beyond the handle 2 - and optionally, as shown in the figures, also via the pawl 3 - so that its front end 1 can swing freely.
  • the socket can of course also have a flange and in particular a rotary flange with which it is fastened, for example, to the housing of a light source (not shown) or to a catheter etc. (also not shown).
  • the connector described below is attached to a device or an instrument via a (in particular fixed) flange.
  • the plug which is pushed into or onto the socket, has a sleeve 4, which is designed so that it engages around the pawl 3.
  • the sleeve 4 is connected via a rear end part 5 with an inserted (detent) sleeve 6, which receives a ball 7, to a guide and stop part 8.
  • a first fiber holder 10 At the front end of the guide and stop part 8 is a first fiber holder 10 via a sleeve 9, which carries a funnel-shaped centering piece 11 at its front end.
  • a driver 12 is attached to the sleeve 9.
  • a second fiber holder 13 is provided in the guide and stop part 8, which receives a second optical fiber (not shown) or part of an optical system, the optical axis M of which is intended to “align” with the optical axis M ′ of the optical fiber 1 or 1a the second fiber holder 13 is firmly clamped by means of a pressure screw 14 in the guide and stop part 8 after the adjustment of the fibers or the fibers 1, 1a and the optical system.
  • the wrap springs 15 can be made of quartz, for example, so that they have the same surface hardness as the optical fiber 1, which generally also consists of quartz or a “quartz derivative”, and cannot damage them when locked.
  • the wrap springs can also made of another material, such as a spring steel. 1 shows the plug connection according to the invention in the assembled but not yet locked state:
  • the sleeve 4 of the plug is pushed onto the socket consisting of handle 2 with pawl 3 and fiber 1a until the guide and stop part 8 abuts the pawl 3.
  • the pawl 3 is aligned with its slot 3a to the ball 7 and to the driver 12 of the plug.
  • the wrap springs 15 close around the fiber 1 and center it exactly in the center with respect to the second fiber holder 13 or the axis M of the optical system accommodated by it.

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Abstract

Beschrieben wird eine Steckverbindung für Lichtleitfasern, mit einer Buchse (2, 3), in der die zu verbindende Lichtleitfaser (1, 1a) gehalten ist, und einem Stecker, der die Lichtleitfaser in einem Zentrierelement aufnimmt, in das die Lichtleitfaser beim Verbinden von Buchse und Stecker eingeschoben wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Stecker als Zentrierelement (15) wenigstens drei Schlingfedern aufweist, die im entriegelten Zustand im wesentlichen gestreckt sind, und die sich durch die Verriegelungs-Drehbewegung um die Faser (1) legen und diese damit zentrieren.

Description

Steckverbindung für Lichtleitfasern
B E S C H R E I B U N G
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung für Lichtleitfasern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Steckverbindungen werden für die optische Koppelung zweier Lichtleitfasern oder die optische Verbindung einer Lichtleitfaser mit einer Lichtquelle, wie einem Laser, oder mit einem lichtaufnehmenden Instrument, wie einem in den menschlichen Körper einführbaren Laserkatheder eingesetzt. Neben den genannten Anwendungen gibt es selbstverständlich noch die verschiedensten Anwendungen im Gebiet der Medizin oder der Technik, wie beispielsweise im Bereich der Materialbearbeitung oder der Laser-Beschriftung.
Unter dem allgemeinen Begriff „Lichtleitfaser" wird im Rahmen der folgenden Beschreibung eine aus einem beliebigen Material bestehende Einzelfaser (für Monomode oder Multimode-Betrieb) oder ein Faserbündel verstanden.
Stand der Technik
Steckverbindungen für Lichtleitfasern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind allgemein bekannt, und werden beispielsweise von der Fa. Faseroptik Henning GmbH, Allersberg, Deutschland in den verschiedensten Ausführungen hergestellt. Auf diese serienmäßig herge-
BESTATIGUNGSKOPIE stellten Steckverbindungen wird zur Erläuterung aller hier nicht näher beschriebenen Begriffe sowie hinsichtlich möglicher Anwendungen ausdrücklich Bezug genommen.
Beispielsweise können gattungsgemäße Steckverbindungen eine Buchse, in der die anzukoppelnde Lichtleitfaser gehalten ist, und einen Stekker aufweisen, der das mit der Lichtleitfaser zu verbindende Element, wie eine weitere Lichtleitfaser oder ein optisches Element bzw. ein nachgeschaltetes optisches System aufnimmt.
Bei den bekannten Steckverbindungen ist in dem Stecker ein Zentrierelement vorgesehen, in das die Lichtleitfaser beim Verbinden von Buchse und Stecker eingeschoben wird.
Insbesondere dann, wenn die Steckverbindung eine Ankoppelung der Lichtleitfaser mit hohem Wirkungsgrad ermöglichen soll, müssen die Steckverbindung und das in ihr vorgesehene Zentrierelement hochpräzise Teile sein, die in der Regel nicht beispielsweise mit Spritzgußverfahren hergestellt werden können.
Die bekannten Steckverbindungen sind deshalb aufwendig und somit teuer. Die bekannten Steckverbindungen sind damit insbesondere beispielsweise für Einweg-Laserkatheder zu teuer.
Vor allem aber eignen sich die bekannten Steckverbindungen nicht für die Kopplung von Lichtleitfasern mit unterschiedlichem Durchmesser, da die Zentrierelemente jeweils nur für Lichtleitfasern mit einem bestimmten Durchmesser ausgelegt sind. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine hochpräzise Ankoppelung von Lichtleitfasern mit einem gegebenenfalls variierendem Durchmesser bei vergleichsweise geringem baulichen Aufwand möglich ist.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.
Erfindungsgemäß weist der Stecker wenigstens drei Schlingfedern auf. Die Schlingfedern sind im entriegelten Zustand gestreckt; durch die Verriegelungs-Drehbewegung legen sie sich um die Faser und zentrieren diese. Selbstverständlich können auch vier oder mehr Schlingfedern vorgesehen sein.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene umschlingende Längszentrierung erhält man eine zentrische Verbindung von Fasern auch mit einem unterschiedlichen Durchmesser, der insbesondere um Faktoren variieren kann. Darüber hinaus erfolgt die Zentrierung auch dann noch präzise, wenn die einzelnen Teile eine vergleichsweise geringe Präzision, wie sie bei Spritzgußteilen üblich ist, aufweisen.
Insbesondere kann die Verriegelungs-Drehbewegung durch eine Drehung der Buchse erfolgen. Durch die Drehung der Buchse wird beispielsweise ein Teil des Steckers gedreht, an dem das eine Ende der Schlingfedern gehalten ist. Das Einschieben der Lichtleitfaser wird erleichtert, wenn in Einschiebrichtung vor den Schlingfedern ein trichterförmiges Zentrierstück angeordnet ist. Dieses Zentrierstück kann insbesondere an dem Teil gehalten sein, an dem das eine Ende der Schlingfedern gehalten ist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn im Stecker ein .zweiter Faserhalter für eine weitere Lichtleitfaser oder ein optisches System - wie beispielsweise ein abbildendendes System - vorgesehen ist, auf dessen Mittelachse die Schlingfedern die zu koppelnde Lichtleitfaser zentrieren. An dem zweiten Faserhalter kann auch das andere Ende der Schlingfedern angebracht sein.
Um insbesondere mit Teilen, die mit vergleichsweise geringer Präzision gefertigt werden, arbeiten zu können, ist es ferner von Vorteil, wenn der zweite Faserhalter eine Justiermöglichkeit aufweist.
Um eine sichere Steckverbindung zu erreichen, ist es bei einer weiteren Ausgestaltung bevorzugt, wenn der Stecker und die Buchse durch eine Rastverbindung verriegelbar sind, die insbesondere eine Kugel aufweisen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Steckverbindung im zusammengesteckten, aber noch nicht verriegeltem Zustand,
Fig. 2 die Steckverbindung gemäß Fig. 1 im verriegeltem Zustand, und
Fig. 3 die Schlingfedern und die Lichtleitfaser in einer Aufsicht.
Darstellung eines Ausführungsbeispiels
Im folgenden sollen zunächst die einzelnen Teile der aus Buchse und Stecker bestehenden Steckverbindung beschrieben werden:
Eine Lichtleitfaser, die eine Monomode oder eine Multimodefaser oder ein Faserbündel sein kann, ist mit ihrem mit einem Manteil 1a versehenen Teil fest in eine Buchse eingesetzt bzw. eingeklemmt, die aus einem Griff 2 mit eine Klinke 3 besteht. Die Klinke 3 weist einen Schlitz 3a auf, dessen Funktion nachstehend noch erläutert werden wird. An ihrem vorderen Ende 1 ist die Faser abisoliert und steht über den Griff 2 - und gegebenenfalls, wie in den Figuren dargestellt, auch über die Klinke 3 - vor, so daß ihr vorderes Ende 1 frei schwingen kann.
Anstelle eines Griffs bzw. eines Griffteils 2 kann die Buchse selbstverständlich auch einen Flansch und insbesondere einen Drehflansch aufweisen, mit dem sie beispielsweise am Gehäuse einer (nicht dargestellten) Lichtquelle oder an einem (ebenfalls nicht dargestellten) Katheder etc. befestigt ist. Alternativ ist es möglich, daß der nachstehend beschriebene Stecker über einen (insbesondere festen) Flansch an einem Gerät oder einem Instrument befestigt ist. Der Stecker, der in bzw. auf die Buchse geschoben wird, weist eine Muffe 4 auf, die so ausgebildet ist, daß sie die Klinke 3 umgreift. Die Muffe 4 ist über ein hinteres Abschlußteii 5 mit eingesetzter (Rast)-Hülse 6, die eine Kugel 7 aufnimmt, mit einem Führungs- und Anschlagteil 8 verbunden.
Am vorderen Ende des Führungs- und Anschlagteils 8 ist über eine Hülse 9 ein erster Faserhalter 10, der an seinem vorderen Ende ein trichterförmig ausgebildetes Zentrierstück 11 trägt. An der Hülse 9 ist ein Mitnehmer 12 befestigt.
In dem Führungs- und Anschlagteil 8 ist ein zweiter Faserhalter 13 vorgesehen, der eine nicht dargestellte zweite Lichtleitfaser oder einen Teil eines optischen Systems aufnimmt, dessen optische Achse M mit der optischen Achse M' der Lichtleitfaser 1 bzw. 1a „fluchten" soll. Hierzu wird der zweite Faserhalter 13 mittels einer Druckschraube 14 in dem Führungs- und Anschlagteil 8 nach dem Einjustieren der Fasern bzw. der Faser 1, 1a und des optischen Systems fest geklemmt.
Zwischen den beiden Faserhaltern 10 und 13 sind drei Schlingfedern 15 montiert, die im entriegelten Zustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, gestreckt sind. Dies ist in dem rechten kleinen Teilbild in Fig. 1 symbolisiert.
Die Schlingfedern 15 können beispielsweise aus Quarz bestehen, so daß sie die gleiche Oberflächenhärte wie die - in der Regel ebenfalls aus Quarz oder einem „Quarz-Derivat" bestehende - Lichtleitfaser 1 aufweisen, und diese beim Verriegeln nicht beschädigen können. Selbstverständlich können die Schlingfedern auch aus einem anderen Material, wie beispielsweise einem Federstahl, bestehen. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Steckverbindung im zusammengesteckten, aber noch nicht verriegelten Zustand:
Auf die aus Griff 2 mit Klinke 3 und Faser 1a bestehende Buchse wird die Muffe 4 des Steckers soweit geschoben, bis das Führungs- und Anschlagteil 8 an der Klinke 3 anliegt. Dabei ist die Klinke 3 mit ihrem Schlitz 3a zu der Kugel 7 und zu dem Mitnehmer 12 des Steckers ausgerichtet.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Steckverbindung im verriegelten Zustand:
Über eine verriegelnde Drehbewegung am Griff 2, welche über die Nut 3b in der Klinke 3 und die Kugel 7 begrenzt wird, nimmt die Klinke 3 über den Mitnehmer 12 die Hülse 9 und den in ihr befestigten ersten Faserhalter 10 mit dem Zentrierstück 11 mit. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verdrehung der Schlingfedern 15 zwischen dem „mitgenommenen" ersten Faserhalter 10 und dem nicht gedrehten zweiten Faserhalter 13. Dies symbolisiert das rechte kleine Teilbild in Fig. 2.
Durch diese Drehung schließen sich die Schlingfedern 15 um die Faser 1 und zentrieren diese exakt mittig bezüglich des zweiten Faserhalters 13 bzw. der Achse M des von ihm aufgenommenen optischen Systems.
Durch die Elastizität der Schlingfedern ist die Einspannung von Fasern 1 bzw. 1a mit unterschiedlichem Durchmesser auf der selben Mittelachse M' bzw. M gewährleistet. Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben worden. Innerhalb dieses allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschiedensten Abwandlungen möglich, wie sie sich insbesondere aus den Ansprüchen ergeben.

Claims

P ATE N TAN S P RÜ C H E
1. Steckverbindung für Lichtleitfasern, mit einer Buchse (2,3), in der die zu verbindende Lichtleitfaser (1, 1a) gehalten ist, und einem Stecker, der die Lichtleitfaser in einem Zentrierelement aufnimmt, in das die Lichtleitfaser beim Verbinden von Buchse und Stecker eingeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker als Zentrierelement wenigstens drei Schlingfedern (15) aufweist, die im entriegelten Zustand im wesentlichen gestreckt sind, und die sich durch die Verriegelungs-Drehbewegung um die Faser (1) legen und diese damit zentrieren.
2. Stecker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungs-Drehbewegung durch eine Drehung der Buchse (2,3) erfolgt.
3. Stecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Drehung der Buchse (2,3) ein Teil (10) des Steckers, an dem das eine Ende der Schlingfedern (15) gehalten ist, gedreht wird.
4. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Einschiebrichtung vor den Schlingfedern (15) ein trichterförmiges Zentrierstück (11) angeordnet ist, das das Einschieben des Faserendes (1) erleichtert.
5. Stecker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierstück (11 ) an dem Teil (10) gehalten ist.
6. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Stecker ein zweiter Faserhalter (13) für eine weitere Lichtleitfaser oder ein optisches System vorgesehen ist, auf dessen Mittelachse (M) die Schlingfedern (15) die Lichtleitfaser (1) zentrieren.
7. Stecker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Faserhalter (13) das andere Ende der Schlingfedern (15) angebracht sind.
8. Stecker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Faserhalter (13) eine Justiermöglichkeit (14) aufweist.
9. Stecker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker und die Buchse durch eine Rastverbindung verriegelbar sind.
10. Stecker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastverbindung eine Kugel (7) aufweist.
EP98945314A 1997-09-05 1998-09-07 Steckverbindung für lichtleitfasern Withdrawn EP1010023A2 (de)

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DE19739052 1997-09-05
DE19739052 1997-09-05
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EP (1) EP1010023A2 (de)
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DE (1) DE19840505A1 (de)
WO (1) WO1999013365A2 (de)

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