EP2144746A1 - Plug for a hybrid optical waveguide- and electrical conductor arrangement, and method for its production - Google Patents

Plug for a hybrid optical waveguide- and electrical conductor arrangement, and method for its production

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EP2144746A1
EP2144746A1 EP08733832A EP08733832A EP2144746A1 EP 2144746 A1 EP2144746 A1 EP 2144746A1 EP 08733832 A EP08733832 A EP 08733832A EP 08733832 A EP08733832 A EP 08733832A EP 2144746 A1 EP2144746 A1 EP 2144746A1
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EP
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centering
carrier
optical
lens part
plug
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Withdrawn
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EP08733832A
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Walter Zeller
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Comlab AG
Original Assignee
Comlab AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/0074—Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
    • B29D11/0075—Connectors for light guides
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    • G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
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    • G02B6/3874—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules
    • G02B6/3878—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules comprising a plurality of ferrules, branching and break-out means
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    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
    • G02B6/3882—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using rods, pins or balls to align a pair of ferrule ends
    • G02B6/3883—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using rods, pins or balls to align a pair of ferrule ends using rods, pins or balls to align a plurality of pairs of ferrule ends

Definitions

  • the invention relates to a plug for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding manufacturing method.
  • lens plugs are usually used. These are constructed in such a way that they accept the light at the fiber ends with an exit angle that is typical for the fiber, and then col- lect the light beam with a ball and pass it on to the medium. This ensures that the light beam exits the sphere in parallel. With a suitably equipped plug you take the parallel beam and focus it with a similar ball back into the fiber of the second cable.
  • a ferrule - a tube made of ceramic, plastic or metal - used the balls are embedded in a metal body with correspondingly accurate holes. The ferrules bring the fibers centered to the ball.
  • the plug consists of many high-precision parts, which must preferably be brought together by hand and measured accordingly.
  • the three mainly built-in materials (ceramic, glass, metal) have different coefficients of thermal expansion. This makes the requirement for the accuracy of the parts and the assembled connector very high. Since the light beam alternates the medium several times, each surface has to be antireflected for the corresponding wavelength of light.
  • the object of the invention is to propose an improved connector for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement.
  • the invention is achieved by a connector for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement according to claim 1.
  • a hybrid cable which carries in the middle of a tube in which preferably coaxially arranged electrical conductors are housed, further comprises a plurality of optical waveguides. With this cable, data can be transmitted by means of the optical waveguide as well as electrical energy by means of the electrical conductor, but of course also data. On such a cable of the inventive connector is placed.
  • the refractive index will not be exactly the same, in the case of a quartz for the fiber (refractive index 1.478) and the polymer used (refractive index 1.500), the difference is about 1.5%.
  • the measures of the invention have the consequence that the elaborate ball production can be omitted from expensive and not constant glass material.
  • the high-precision mechanical processing and the precision assembly of the items can be omitted.
  • the plug according to the invention has good optical values. This also allows good electrical properties for the plug contacts.
  • the carrier and centering part made of the same base material is preferably produced by injection molding.
  • the carrier and centering part requires the property of being optically transparent, but not because it itself has no optical elements (claim 2).
  • the lens part furthermore has a centering bore for receiving the centering pin of the mating connector (claim 3), and a centering pin of this type is glued into a further centering hole (claim 4).
  • the lenses are optically tempered on their sides remote from the ferrules (claim 5).
  • a solid plug whose optical properties are e.g. do not change at a temperature change, obtained when the carrier and centering part is connected to the lens part by gluing (claim 6).
  • both the lens part and the carrier and centering part have a central passage for said electrical connection (claim 7).
  • Figure 1 is a representation of the optical body of a plug, in plan view;
  • Figure 2 is a sectional view of the optical body of the plug according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 3 shows a cover star for the optical body of the plug, in top view
  • FIG. 4 is an illustration of the lens portion of the optical body of the connector of Figure 1, in section;
  • Figure 5 is an illustration of the electrical contact portion of the connector of Figure 1, in section;
  • FIG. 6 shows a ferrule holder for use with the plug according to FIG. 1, in FIG
  • Figure 7 shows a connector in a schematic representation with an empty center rierrhrung and a centering pin and a mating connector.
  • a plug according to a preferred embodiment of the present invention is designated as a whole by 2.
  • Figure 1 shows a plan view of the "open" side of the plug, the lenses 4 of a lens portion 10 and the centering holes 6 and an insertion opening 8 for the insert 20 for the electrical connections.
  • the plug is round and substantially flat to its open side.
  • the overall representation of the plug in the sectional drawing of Figure 2 shows the three essential elements of the plug according to this embodiment, namely the lens part 10 and the carrier and centering part 14, in the Kanä- Ie 12 are placed for the Ferrulenhaltern 24 ferrules 30.
  • the channels 12 end immediately below the lenses 4, so that the lenses 4 are formed as a transition between the channels 12 and the connector surface.
  • a further element of the plug is the cover star 16 (FIG. 3), in which recesses 18 are provided as passage for the ferrule 30 or the optical waveguides and also centering bores 6 and a recess 19 for the insert 20 for the electrical connections.
  • the lens member 10 is shown in section as a detail.
  • the ferrules 30 in the ferrule holders 24 fit exactly into the channels 12.
  • the electrical connection of the preferred embodiment is shown in FIG.
  • the support and centering part 14 and the cover star 16 passes through an insertion opening 8 for the insert 20 for the electrical connection.
  • This is a conventional electrical contact - in the present case
  • the exemplary embodiment is configured as 11 IGUN flat contact "(HSS 120 230 A 3002 M 24 A) -
  • the 11 IGUN" sleeve 22 (KS 113 30 M2) is shortened to 13 mm.
  • the entire plug is inserted in a metal sleeve, which also serves as a second electrical pole (ground terminal) for the electrical connection. It is not shown here and has no special features with respect to the present invention.
  • the positioning is ensured by a mating with the centering bores and centering pins 28 in relation to a corresponding mating connector 34 designed identically in the present exemplary embodiment.
  • the plug is produced by individual injection molding of the lens part 10 made of transparent polymer, here a material - which is available under the trade name Topas® (cycloolefin copolymer from Ticona / Celenese), in such a way that the lenses 4 during injection molding be formed properly. Then, the carrier and centering part 14 of the same base material, but sprayed in opaque execution. In these two injection molded parts centering pins 28 are first inserted into the corresponding centering holes 6 so far that the lens part 10 and the support and centering part 14 are positioned accurately to each other. Then these two parts are glued together.
  • Topas® cycloolefin copolymer from Ticona / Celenese
  • the ferrule holders 24 and also the ferrules 30 are inserted into the insertion opening 8 of the electrical insert 20 in the channels 12 for the ferrules 30, and the cover star 16 is placed on and connected, for example glued or screwed, to the carrier and centering part 14.
  • the cover star 16 is placed on and connected, for example glued or screwed, to the carrier and centering part 14.
  • compression springs 26 ferrule holder 24 and thus the ferrule 30 and finally the optical fibers are pressed against the underside of the lenses 4.
  • an air-passage-free optical connection between the optical waveguide and the underside of the lens 4 is produced.
  • the upper surfaces of the lenses 4 are tempered according to the intended wavelengths of the respective, to be led by the optical waveguide light waves.

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Abstract

The invention is based on a hybrid plug which produces both optical waveguide connections and electrical connections to a corresponding mating plug. In order to avoid mutual spherical optical transfer parts with an air crossover between the optical waveguides and the paralleling ball parts, it is proposed that the plug (2) has a mount and centering part (14) and a lens part (10) with encapsulated lenses (4), which are produced from the same polymer material and are adhesively bonded to one another. They have common channels (12) for the ferrules (30), which are inserted into ferrule holders (24), with the optical waveguides.

Description

Stecker für eine hybride Lichtwellenleiter- und elektrische Leiteranordnung sowie Verfahren zu dessen Herstellung Plug for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement and method for its production
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft einen Stecker für eine hybride Lichtwellenleiter- und elektrische Leiteranordnung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Herstellverfahren.TECHNICAL FIELD The invention relates to a plug for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding manufacturing method.
Stand der Technik Für die Verbindung von Lichtwellenleitern, insbesondere von Singlemode- Lichtwellenleitern aus Fasern werden üblicherweise Linsenstecker verwendet. Diese sind so aufgebaut, dass sie das Licht an den Faserenden mit einem für die Faser typischen Austrittswinkel übernehmen, den Lichtstrahl mit einer Kugel kol- limieren und an das Medium weitergeben. Dadurch erreicht man, dass der Licht- strahl parallel aus der Kugel austritt. Mit einem entsprechend ausgerüsteten Stecker übernimmt man den parallelen Strahl und fokussiert ihn mit einer gleichartigen Kugel zurück in die Faser des zweiten Kabels. Für die Aufnahme der Faser wird eine Ferrule - ein aus Keramik, Kunststoff oder Metall hergestelltes Rohr - verwendet, die Kugeln werden in einem Metallkörper mit entsprechend genauen Bohrungen eingebettet. Die Ferrulen bringen die Fasern zentriert zu der Kugel.PRIOR ART For the connection of optical waveguides, in particular singlemode optical waveguides made of fibers, lens plugs are usually used. These are constructed in such a way that they accept the light at the fiber ends with an exit angle that is typical for the fiber, and then col- lect the light beam with a ball and pass it on to the medium. This ensures that the light beam exits the sphere in parallel. With a suitably equipped plug you take the parallel beam and focus it with a similar ball back into the fiber of the second cable. To pick up the fiber, a ferrule - a tube made of ceramic, plastic or metal - used, the balls are embedded in a metal body with correspondingly accurate holes. The ferrules bring the fibers centered to the ball.
Wenn nun ein Hybridstecker hergestellt werden soll, so können - gemäss dem Stand der Technik, von dem in dieser Erfindung ausgegangen wird - für die e- lektrische Verbindung handelsübliche Kontakte eingesetzt werden.If a hybrid plug is to be produced, commercially available contacts can be used for the electrical connection, according to the state of the art which is assumed in this invention.
Diese Lösung hat sich als nachteilig herausgestellt. Der Stecker besteht nämlich aus vielen hochpräzisen Teilen, die vorzugsweise in Handarbeit zusammengeführt und entsprechend ausgemessen werden müssen. Die drei hauptsächlich eingebauten Materialien (Keramik, Glas, Metall) haben verschiedene Tempera- tur-Ausdehnungskoeffizienten. Dadurch wird die Anforderung an die Genauigkeit der Einzelteile und des zusammengebauten Steckers sehr hoch. Da der Lichtstrahl mehrere Male das Medium wechselt, muss weiterhin jede O- berfläche für die entsprechende Lichtwellenlänge entspiegelt werden.This solution has proven to be disadvantageous. The plug consists of many high-precision parts, which must preferably be brought together by hand and measured accordingly. The three mainly built-in materials (ceramic, glass, metal) have different coefficients of thermal expansion. This makes the requirement for the accuracy of the parts and the assembled connector very high. Since the light beam alternates the medium several times, each surface has to be antireflected for the corresponding wavelength of light.
Darstellung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Stecker für eine hybride Lichtwellenleiter- und elektrische Leiteranordnung vorzuschlagen.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is to propose an improved connector for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement.
Die Erfindung wird durch einen Stecker für eine hybride Lichtwellenleiter- und elektrische Leiteranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Ein Hybrid-Kabel, das in der Mitte ein Rohr trägt, in dem vorzugsweise koaxial angeordnete elektrische Leiter untergebracht sind, weist weiterhin eine Vielzahl von Lichtwellenleitern auf. Mit diesem Kabel können mittels der Lichtwellenleiter Daten sowie mittels des elektrischen Leiters elektrische Energie, aber selbstverständlich auch Daten übertragen werden. Auf ein solches Kabel wird der erfindungsgemässe Stecker aufgesetzt. Die Massnahmen der Erfindung haben zunächst einmal zur Folge, dass ein einfache Herstellung des Linsenteils sowie weitgehende Temperaturunabhängigkeit mit optisch sehr guten Durchgangswerten ermöglicht wird. Die Temperaturabhängigkeit (Ausdehnungskoeffizient) wird durch die Gleichheit des verwendeten Polymermaterials gleich sein, sie kann aber auch um bis zu ca. 0.1% abweichen. Im Allgemeinen wird der Brechungsindex nicht exakt gleich sein, im Falle eines Quarzes für die Faser (Brechungsindex 1.478) und des verwendeten Polymers (Brechungsindex 1.500) ist der Unterschied ca. 1.5%. Insbesondere haben die Massnahmen der Erfindung zur Folge, dass die aufwändige Kugelherstellung aus teurem und nicht konstantem Glasmaterial wegfallen kann. Ausserdem können die hochpräzise mechanische Bearbeitung sowie die Präzisionsmontage der Einzelteile entfallen. Der erfindungsgemässe Stecker weist gute optische Werte auf. Dabei werden auch gute elektrische Eigenschaften für die Steckerkontakte ermöglicht.The invention is achieved by a connector for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement according to claim 1. A hybrid cable, which carries in the middle of a tube in which preferably coaxially arranged electrical conductors are housed, further comprises a plurality of optical waveguides. With this cable, data can be transmitted by means of the optical waveguide as well as electrical energy by means of the electrical conductor, but of course also data. On such a cable of the inventive connector is placed. The measures of the invention initially have the consequence that a simple production of the lens part as well as extensive temperature independence is made possible with optically very good throughput values. The temperature dependence (expansion coefficient) will be the same due to the equality of the polymer material used, but it may also vary by up to about 0.1%. In general, the refractive index will not be exactly the same, in the case of a quartz for the fiber (refractive index 1.478) and the polymer used (refractive index 1.500), the difference is about 1.5%. In particular, the measures of the invention have the consequence that the elaborate ball production can be omitted from expensive and not constant glass material. In addition, the high-precision mechanical processing and the precision assembly of the items can be omitted. The plug according to the invention has good optical values. This also allows good electrical properties for the plug contacts.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Steckers sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben. Vorteilhaft ist es, wenn der Träger- und Zentrierteil aus dem gleichen Grundmaterial vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt ist. Der Träger- und Zentrierteil benötigt die Eigenschaft, optisch durchlässig zu sein, aber nicht, da er selbst keine optischen Elemente aufweist (Anspruch 2).Advantageous embodiments of the plug are specified in claims 2 to 8. It is advantageous if the carrier and centering part made of the same base material is preferably produced by injection molding. The carrier and centering part requires the property of being optically transparent, but not because it itself has no optical elements (claim 2).
Um mit einem, vorzugsweise gleichartigen Gegenstecker verbunden werden zu können, weist der Linsenteil weiterhin eine Zentrierbohrung zur Aufnahme von Zentrierstift des Gegensteckers auf (Anspruch 3), und in eine weitere Zentrier- bohrung wird ein solcher Zentrierstift eingeklebt (Anspruch 4).In order to be able to be connected to a preferably similar mating connector, the lens part furthermore has a centering bore for receiving the centering pin of the mating connector (claim 3), and a centering pin of this type is glued into a further centering hole (claim 4).
Da die Aussenfläche der Linse allenfalls einen Luftübergang bildet, ist es vorteilhaft, wenn die Linsen auf ihren den Ferrulen abgewandten Seiten optisch vergütet sind (Anspruch 5).Since the outer surface of the lens at most forms an air transition, it is advantageous if the lenses are optically tempered on their sides remote from the ferrules (claim 5).
Einen festen Stecker, dessen optische Eigenschaften sich z.B. bei einer Temperaturänderung nicht ändern, erhält man, wenn der Träger- und Zentrierteil mit dem Linsenteil durch ein Verkleben verbunden ist (Anspruch 6).A solid plug whose optical properties are e.g. do not change at a temperature change, obtained when the carrier and centering part is connected to the lens part by gluing (claim 6).
Um die elektrische Verbindung einfach zu ermöglichen, weisen sowohl der Linsenteil wie auch der Träger- und Zentrierteil eine zentrale Durchführung für die genannte elektrische Verbindung auf (Anspruch 7).In order to facilitate the electrical connection, both the lens part and the carrier and centering part have a central passage for said electrical connection (claim 7).
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Kraftelemente, vorzugsweise Federn vorge- sehen sind, mittels derer die in Ferrulenhaltern angeordneten Ferrule an die dem Träger- und Zentrierteil zugewandte Seite der Linsen anpressbar sind, so dass ein optischer Lichtschluss ohne Luftdurchtritt ausgebildet wird. Damit werden die unerwünschten Luftübergänge des Lichts im Stecker in jedem Fall vermieden (Anspruch 8). - A -It is particularly advantageous if force elements, preferably springs, are provided by means of which the ferrules arranged in ferrule holders can be pressed against the carrier and centering part facing side of the lenses, so that an optical light lock is formed without air passage. Thus, the unwanted air transitions of the light in the plug are avoided in any case (claim 8). - A -
Gemäss einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Steckers der vorgenannten Art gemäss Anspruch 9 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zum Herstellen eines Steckers sind in den Ansprüchen 10 bis 12 angegeben.According to a second aspect of the present invention, a method for producing a plug of the aforementioned type according to claim 9 is proposed. Advantageous embodiments of the method for producing a plug are specified in claims 10 to 12.
Die vorbenannten sowie die beanspruchten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäss zu verwendenden Elemente unterliegen in ihrer Grosse, Formgestaltung, Materialverwendung und ihrer technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The above-mentioned as well as the claimed and described in the following embodiments, according to the invention to be used elements are subject in their size, design, material usage and their technical conception no special conditions of exception, so that the well-known in the respective field of application selection criteria can apply without restriction.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale des Gegenstandes der vorliegen- den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dazu gehörenden Zeichnungen, in denen - beispielhaft - erfindungsgemässe Stecker für eine hybride Lichtwellenleiter- und elektrische Leiteranordnung erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt:Further details, advantages and features of the subject matter of the present invention will become apparent from the following description of the accompanying drawings, in which - for example - connectors according to the invention for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement will be explained. In the drawings shows:
Figur 1 Eine Darstellung des optischen Körpers eines Steckers, in Draufsicht; Figur 2 eine Schnittdarstellung des optischen Körpers des Steckers nachFigure 1 is a representation of the optical body of a plug, in plan view; Figure 2 is a sectional view of the optical body of the plug according to
Figur 1 ;FIG. 1;
Figur 3 einen Deckstern für den optischen Körper des Steckers, in Drauf- sieht;FIG. 3 shows a cover star for the optical body of the plug, in top view;
Figur 4 eine Darstellung des Linsenteils des optischen Körpers des Steckers nach Figur 1 , im Schnitt; Figur 5 eine Darstellung des Elektrokontaktteils des Steckers nach Figur 1 , im Schnitt; Figur 6 einen Ferrulenhalter zum Einsatz für den Stecker nach Figur 1 , imFigure 4 is an illustration of the lens portion of the optical body of the connector of Figure 1, in section; Figure 5 is an illustration of the electrical contact portion of the connector of Figure 1, in section; FIG. 6 shows a ferrule holder for use with the plug according to FIG. 1, in FIG
Schnitt; und Figur 7 einen Stecker in schematischer Darstellung mit einer leeren Zent- rierrbohrung und einem Zentrierstift und einen Gegenstecker.Cut; and Figure 7 shows a connector in a schematic representation with an empty center rierrhrung and a centering pin and a mating connector.
Wege zur Ausführung der Erfindung In Figur 1 und 2 ist ein Stecker gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Ganzes mit 2 bezeichnet. Figur 1 zeigt als Draufsicht von der "offenen" Seite des Steckers die Linsen 4 eines Linsenteils 10 sowie die Zentrierbohrungen 6 und eine Einsatzöffnung 8 für den Einsatz 20 für die elektrischen Verbindungen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stecker rund und zu seiner offenen Seite im Wesentlichen flach ausgebildet.Means for Carrying out the Invention In FIGS. 1 and 2, a plug according to a preferred embodiment of the present invention is designated as a whole by 2. Figure 1 shows a plan view of the "open" side of the plug, the lenses 4 of a lens portion 10 and the centering holes 6 and an insertion opening 8 for the insert 20 for the electrical connections. In the present embodiment, the plug is round and substantially flat to its open side.
Die Gesamtdarstellung des Steckers in der Schnittzeichnung der Figur 2 zeigt die drei wesentlichen Elemente des Steckers gemäss diesem Ausführungsbeispiel, nämlich den Linsenteil 10 und den Träger- und Zentrierteil 14, in die Kanä- Ie 12 für die in Ferrulenhaltern 24 angeordneten Ferrulen 30 eingebracht sind. Im Linsenteil 10 enden die Kanäle 12 unmittelbar unterhalb der Linsen 4, so dass die Linsen 4 als Übergang zwischen den Kanälen 12 und der Steckeroberfläche ausgebildet sind.The overall representation of the plug in the sectional drawing of Figure 2 shows the three essential elements of the plug according to this embodiment, namely the lens part 10 and the carrier and centering part 14, in the Kanä- Ie 12 are placed for the Ferrulenhaltern 24 ferrules 30. In the lens part 10, the channels 12 end immediately below the lenses 4, so that the lenses 4 are formed as a transition between the channels 12 and the connector surface.
Ein weiteres Element des Steckers ist der Deckstern 16 (Figur 3), in den Aussparungen 18 als Durchgang für die Ferrule 30 bzw. die Lichtwellenleiter und ebenfalls Zentrierbohrungen 6 und eine Aussparung 19 für den Einsatz 20 für die elektrischen Verbindungen vorgesehen sind.A further element of the plug is the cover star 16 (FIG. 3), in which recesses 18 are provided as passage for the ferrule 30 or the optical waveguides and also centering bores 6 and a recess 19 for the insert 20 for the electrical connections.
In Figur 4 ist der Linsenteil 10 als Schnitt im Detail dargestellt. Die Ferrule 30 in den Ferrulenhaltern 24 (Figur 6) passen genau in die Kanäle 12.In Figure 4, the lens member 10 is shown in section as a detail. The ferrules 30 in the ferrule holders 24 (FIG. 6) fit exactly into the channels 12.
Die elektrische Verbindung des bevorzugten Ausführungsbeispiels geht aus Figur 5 hervor. Durch den Linsenteil 10, den Träger- und Zentrierteil 14 und den Deckstern 16 hindurch geht eine Einsatzöffnung 8 für den Einsatz 20 für die e- lektrische Verbindung. Dieser ist als herkömmlicher Elektrokontakt - im vorlie- genden Ausführungsbeispiel als 11IGUN Flachkontakt" (HSS 120 230 A 3002 M 24 A) - ausgebildet. Die 11IGUN" Hülse 22 (KS 113 30 M2) ist auf 13 mm gekürzt.The electrical connection of the preferred embodiment is shown in FIG. Through the lens part 10, the support and centering part 14 and the cover star 16 passes through an insertion opening 8 for the insert 20 for the electrical connection. This is a conventional electrical contact - in the present case The exemplary embodiment is configured as 11 IGUN flat contact "(HSS 120 230 A 3002 M 24 A) - The 11 IGUN" sleeve 22 (KS 113 30 M2) is shortened to 13 mm.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der gesamte Stecker in einer Metallhülse eingebracht ist, die auch als zweiter elektrischer Pol (Massenpol) für die elektrische Verbindung dient. Sie ist hier nicht dargestellt und weist keine Besonderheiten in Bezug auf die vorliegende Erfindung auf.In the present embodiment, it is provided that the entire plug is inserted in a metal sleeve, which also serves as a second electrical pole (ground terminal) for the electrical connection. It is not shown here and has no special features with respect to the present invention.
Wie in Figur 7 gezeigt, wird die Positionierung gegenüber einem entsprechen- den, im vorliegenden Ausführungsbeispiel als gleichartig ausgebildeten Gegenstecker 34, durch die Paarung mit den Zentrierbohrungen und Zentrierstiften 28 gewährleistet.As shown in FIG. 7, the positioning is ensured by a mating with the centering bores and centering pins 28 in relation to a corresponding mating connector 34 designed identically in the present exemplary embodiment.
Der Stecker wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einzelnes Spritz- giessen des Linsenteils 10 aus durchsichtigem Polymer, hier ein Material - welches unter dem Handelsnamen Topas® (Cycloolefin Copolymer von Tico- na/Celenese) erhältlich ist - so hergestellt, dass die Linsen 4 beim Spritzgiessen formgerecht ausgebildet werden. Sodann wird der Träger- und Zentrierteil 14 aus dem gleichen Grundmaterial, allerdings in opaker Ausführung gespritzt. In diese beiden Spritzgussteile werden zunächst einmal Zentrierstifte 28 in die entsprechenden Zentrierbohrungen 6 soweit eingebracht, dass der Linsenteil 10 und der Träger- und Zentrierteil 14 passgenau zueinander positioniert sind. Dann werden diese beiden Teile miteinander verklebt. In die Kanäle 12 für die Ferrulen 30 werden die Ferrulenhalter 24 sowie ferner die Ferrulen 30 in die Einsatzöff- nung 8 der elektrische Einsatz 20 eingesetzt und der Deckstern 16 wird aufgesetzt und mit dem Träger- und Zentrierteil 14 verbunden, zum Beispiel verklebt oder verschraubt. Durch Druckfedern 26 werden die Ferrulenhalter 24 und damit die Ferrule 30 und schliesslich die Lichtwellenleiter gegen die Unterseite der Linsen 4 gedrückt. Dadurch wird eine luftdurchtrittsfreie optische Verbindung zwi- sehen dem Lichtwellenleiter und der Unterseite der Linse 4 hergestellt. Die Ober- flächen der Linsen 4 sind gemäss den vorgesehenen Wellenlängen der jeweiligen, durch die Lichtwellenleiter zu führenden Lichtwellen vergütet. In the present exemplary embodiment, the plug is produced by individual injection molding of the lens part 10 made of transparent polymer, here a material - which is available under the trade name Topas® (cycloolefin copolymer from Ticona / Celenese), in such a way that the lenses 4 during injection molding be formed properly. Then, the carrier and centering part 14 of the same base material, but sprayed in opaque execution. In these two injection molded parts centering pins 28 are first inserted into the corresponding centering holes 6 so far that the lens part 10 and the support and centering part 14 are positioned accurately to each other. Then these two parts are glued together. The ferrule holders 24 and also the ferrules 30 are inserted into the insertion opening 8 of the electrical insert 20 in the channels 12 for the ferrules 30, and the cover star 16 is placed on and connected, for example glued or screwed, to the carrier and centering part 14. By means of compression springs 26 ferrule holder 24 and thus the ferrule 30 and finally the optical fibers are pressed against the underside of the lenses 4. As a result, an air-passage-free optical connection between the optical waveguide and the underside of the lens 4 is produced. The upper surfaces of the lenses 4 are tempered according to the intended wavelengths of the respective, to be led by the optical waveguide light waves.
Bezuqszeichen listeReference list
2 Stecker2 plugs
4 gespritzte Linse4 molded lens
6 Zentrierbohrung6 center hole
8 Einsatzöffnung für elektrische Verbindung8 insertion opening for electrical connection
10 Linsenteil10 lens part
12 Kanal für Ferrule12 channel for ferrule
14 Träger- und Zentrierteil14 carrier and centering part
16 Deckstern16 deck stars
18 Aussparung 0 Einsatz für die elektrische Verbindung 2 Distanzhülse 4 Ferrulenhalter 6 Druckfeder 8 Zentrierstift 0 Ferrule 2 Elektrokontaktelement 4 Gegenstecker 18 recess 0 insert for the electrical connection 2 spacer sleeve 4 ferrule holder 6 compression spring 8 centering pin 0 ferrule 2 electrical contact element 4 mating connector

Claims

Patentansprüche claims
1. Stecker (2) für eine hybride Lichtwellenleiter- und elektrische Leiteranordnung, bei dem die Enden der Lichtwellenleiter in Ferrulen (30) angeordnet sind, mit optischen und mit elektrischen Verbindungselementen (20) und mit einem Träger- und Zentrierteil (14), der Verbindungselemente aufnimmt, wobei das Trägermaterial des Träger- und Zentrierteils (14) elektrisch nicht leitend ist, dadurch gekennzeichnet, • dass der Stecker einen Linsenteil (10) mit optischen Linsen (4) aufweist,A connector (2) for a hybrid optical waveguide and electrical conductor arrangement in which the ends of the optical waveguides are arranged in ferrules (30), with optical and electrical connection elements (20) and with a carrier and centering part (14) Fasteners receives, wherein the carrier material of the support and centering part (14) is electrically non-conductive, characterized in that • the plug has a lens part (10) with optical lenses (4),
• wobei der Linsenteil (10) zusammen mit den optischen Linsen (4) durch ein Spritzgussverfahren aus einem optisch durchlässigen Material hergestellt ist, • dass im Träger- und Zentrierteil (14) sowie im Linsenteil (10) Bohrungen (12) zur Aufnahme der Ferrule (30) ausgebildet sind, in denen die Enden der Lichtwellenleiter eingebracht sind,• wherein the lens part (10) is made together with the optical lenses (4) by an injection molding of an optically transmissive material, • that in the carrier and centering part (14) and in the lens part (10) bores (12) for receiving the ferrule (30) are formed, in which the ends of the optical waveguides are introduced,
• dass bestimmte optischen Eigenschaften des Trägermaterials den optischen Eigenschaften der Lichtwellenleiter mindestens im wesentli- chen entsprechen, wobei zu diesen optischen Eigenschaften zumindest der Brechungsindex gehört, der sich um maximal 5%, vorzugsweise um maximal 1.5% unterscheidet, und• that certain optical properties of the carrier material at least substantially correspond to the optical properties of the optical waveguides, wherein at least the refractive index belongs to these optical properties, which differs by a maximum of 5%, preferably by a maximum of 1.5%, and
• dass bestimmte mechanische Eigenschaften des Trägermaterials den mechanischen Eigenschaften des Linsenteils (10) mindestens im we- sentlichen entsprichen, wobei zu diesen mechanischen Eigenschaften zumindest der Temperaturausdehnungskoeffizient gehört, der sich um maximal 1 %, vorzugsweise um maximal 0.1 % unterscheidet.• that certain mechanical properties of the carrier material at least substantially correspond to the mechanical properties of the lens part (10), these mechanical properties at least the coefficient of thermal expansion, which differs by a maximum of 1%, preferably by a maximum of 0.1%.
2. Stecker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger- und Zentrierteil (14) aus dem gleichen Grundmaterial wie der Linsenteil (10) vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt ist, wobei das Grundmaterial des Träger- und Zentrierteils (14) vorzugsweise optisch nicht durchlässig ausgebildet ist.2. Plug according to claim 1, characterized in that the carrier and centering part (14) made of the same base material as the lens part (10) is preferably produced by injection molding, wherein the base material of the carrier and centering part (14) is preferably formed optically non-permeable.
3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenteil (10) weiterhin zumindest eine Zentrierbohrung (6) zur Aufnahme von zumindest einem Zentrierelement, insbesondere einem Zentrierstift (28) eines Gegensteckers (34) aufweist.3. Connector according to claim 1 or 2, characterized in that the lens part (10) further comprises at least one centering bore (6) for receiving at least one centering element, in particular a centering pin (28) of a mating connector (34).
4. Stecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenteil (10) zumindest einen Zentrierstift (28) aufweist, der in einer Zentrierbohrung (6) eines Gegensteckers (34) aufnehmbar ist.4. Plug according to one of the preceding claims, characterized in that the lens part (10) has at least one centering pin (28) in a center hole (6) of a mating connector (34) is receivable.
5. Stecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die optischen Linsen (4) auf ihren den Ferrulen (30) abgewandten Seiten optisch vergütet sind.5. Plug according to one of the preceding claims, characterized marked, that the optical lenses (4) on their ferrules (30) facing away from the sides are optically tempered.
6. Stecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger- und Zentrierteil (14) mit dem Linsenteil (10) durch ein Verkleben verbunden ist.6. Plug according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier and centering part (14) with the lens part (10) is connected by gluing.
7. Stecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenteil (10) und der Träger- und Zentrierteil (14) eine zentrale Durchführung (8) für die genannte elektrische Verbindung (20) aufweisen.7. Plug according to one of the preceding claims, characterized in that the lens part (10) and the carrier and centering part (14) have a central passage (8) for said electrical connection (20).
8. Stecker nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kraftelemente, vorzugsweise Federn (26), mittels derer die in Ferrulenhal- tern angeordneten Ferrule (30) an die dem Träger- und Zentrierteil (14) zugewandte Seite der Linsen (4) anpressbar sind, so dass ein optischer8. Plug according to one of the preceding claims, characterized by force elements, preferably springs (26) by means of which the Ferrulenhal- arranged ferrule (30) to the carrier and centering part (14) facing side of the lenses (4) are pressed so an optical one
Lichtschluss ohne Luftdurchtritt ausgebildet ist. Light is formed without air passage.
9. Verfahren zum Herstellen eines Steckers nach einem der Ansprüche 1 , bis 7, gekennzeichnet durch die Schritte:9. A method for manufacturing a connector according to any one of claims 1, to 7, characterized by the steps:
• Spritzgiessen des Träger- und Zentrierteils (14), • Spritzgiessen des Linsenteils (10),Injection molding of the carrier and centering part (14), injection molding of the lens part (10),
• wobei Bohrungen (12) zur Aufnahme der Ferrule (30) sowie Öffnungen (8) für die elektrischen Verbindungselemente (20) im Träger- und Zentrierteil (14) sowie im Linsenteil (10) sowie Zentrierbohrungen (6) im Linsenteil (10) und im Träger- und Zentrierteils (14) ausgebildet werden,Wherein bores (12) for receiving the ferrule (30) and openings (8) for the electrical connection elements (20) in the carrier and centering part (14) and in the lens part (10) and centering holes (6) in the lens part (10) and be formed in the carrier and centering part (14),
• Verbinden des Träger- und Zentrierteil (14) mit dem Linsenteil (10), vorzugsweise durch Verkleben oder ein gleichartiges Verbindungsverfahren.• Connecting the carrier and centering part (14) with the lens part (10), preferably by gluing or a similar connection method.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt der Aufnahme der Ferrule (30) in den Bohrungen (12) mittels Ferrulenhal- ter (24).10. The method according to claim 9, characterized by the further step of receiving the ferrule (30) in the bores (12) by means Ferrulenhal- ter (24).
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Anbringens eines Decksterns (16), wodurch Federelemente, vorzugsweise Druckfedern (26) so gegen die Ferrulenhalter (24) gespannt werden, dass sie die Lichtwellenleiter in den Ferrulen (30) gegen die Linsen (4) im Linsenteil (10) pressen und ein Lichtschluss ohne Luftdurchtritt ausgebildet wird.1 1. A method according to claim 10, characterized by the further step of attaching a cover star (16), whereby spring elements, preferably compression springs (26) are clamped against the Ferrulenhalter (24) that they the optical fibers in the ferrules (30) against Press the lenses (4) in the lens part (10) and a light lock without air passage is formed.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des optischen Vergütens der offenen Oberflächen der Linsen (4). 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized by the further step of optically tempering the open surfaces of the lenses (4).
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