NL7905610A

NL7905610A - Losneembare koppeling voor het paarsgewijze koppelen van lichtgeleidende vezels.

Info

Publication number: NL7905610A
Application number: NL7905610A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-07-19
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1981-01-21
Also published as: GB2054896A; SE8005180L; SE450669B; CA1138236A; DE3026908A1; FR2461966A1; JPS5934886Y2; GB2054896B; JPS5618911U; FR2461966B1; DE3026908C2; US4451115A

Description

PHN 9537 1 N.V. PHILIPS· GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN.

'•Losneembare koppeling voor het paarsgewijze koppelen van lichtgeleidende vezels"

De uitvinding heelt betrekking op een losneembare koppeling voor het paarsgewijze koppelen van lichtgeleidende vezels, welke koppeling twee identieke stekerdelen en een stekerdeelhouder omvat, waarbij elk stekerdeel en 5 de stekerdeelhouder van bevestigingsmiddelen zijn voorzien voor het losneembaar bevestigen van het stekerdeel in de s tekerdeelhouder.

Dergelijke koppelingen worden toegepast in optische (tele-)communicatiesystemen, waarin via lichtgelei-10 dende vezels informatie in de vorm van lichtpulsen van de ene plaats naar de andere plaats wordt overgedragen. Het is · zaak de over te dragen informatie (in dit geval lichtpulsen) zo min mogelijk te verzwakken. De in de aanhef genoemde koppeling vormt een belangrijke schakel in het communi-15 catiesysteem en dient de over te dragen lichtpulsen zo min mogelijk te verzwakken. Een in het Amerikaanse octrooi-schrift 3*902,784 beschreven koppeling bevat daartoe onderdelen die met zeer hoge precisie zijn vervaardigd om de lichtgeleidende vezels (waarvan de lichtgeleidende kern een 20 werkzame doorsnede heeft van 100 yrum en kleiner) met weinig lichtverlies te kunnen koppelen. De nodige precisie maakt de koppelingen duur en kwetsbaar hetgeen van nadeel is.

Het is het doel van de uitvinding om in een kop-25 peling te voorzien, die eenvoudig hanteerbaar is en die slechtsmet standaardonderdelen is opgebouwd, waarvan de mechanische onderdelen met standaardprecisie vervaardigd behoeven te worden en dus niet duur zijn.

Een koppeling volgens de uitvinding heeft daar-30 toe tot kenmerk, dat elk stekerdeel een cylindrische huis, een bollens , een lensklem, een verend element, een schijfvormige vezelhouder, een instelring en positioneerschroeven omvat, waarbij de vezelhouder van een loodrecht op een vlak- 7905010 PHN 9537 2 ke zijde van de schijfvorm gerichte doorboring heeft voor het bevestigen van een vezeluiteinde en waarbij het huis van een referentie-eindvlak en van een daarin uitmondende en dwars daarop gerichte cirkelcylindrische doorboring is 5 voorzien, die een vernauwing grenzend aan het referentie-eindlvak toont, die een zitting vormt voor de bollens, die door de lensklem in de zitting wordt gedrukt, welke lensklem in een in de doorboring gevormde groef is vastgezet, in wel-ke doorboring verder een aan het referentie-eindvlak paral-10 lellopende rand, waarop het verend element rust, en aan een tegenover het referentie-eindvlak gelegen uiteinde schroefdraad is gevormd, waarmee de instelring in de doorboring is bevestigd, die de in de doorboring geplaatste vezelhouder op het verend element drukt, waarbij de positioneerschroe-15 ven in in het huis aangebrachte van schroefdraad voorziene openingen zijn bevestigd, die in de doorboring uitmonden en dwars op een doorboringsrichting zijn gericht, welke po-sitioneerschroeven tegen de vezelhouder rusten, van welke · stekerdelen na koppeling met de stekerdeelhouder de referen-20 tie-eindvlakken tegen elkaar aanliggen.

Bij de koppeling volgens de uitvinding is een in de vezelhouder gemonteerd vezeluiteinde steeds nagenoeg loodrecht op het referentie-eindvlak van het stefeerdeel gericht. Bij twee met de referentievlakken tegen elkaar ge-25 plaatste stekerdelen zijn de in de vezelhouders gemonteerde vezeluiteinden steeds nagenoeg parallel aan elkaar. Met de instelring is een kopvlak van een vezeluiteinde op focus-afstand van de bollens te brengen. Met de positioneerschroe-ven is het kopvlak op een optische as van de bollens te 30 brengen, waarvan de as-richting loodrecht op het referen-tie-eindvlak staat. Indien in beide stekerdelen de vezeluiteinden op de hiervoor beschreven wijze in positie zijn gebracht, zullen de verliezen bij lichtoverdracht van het ene vezeluiteinde naar het andere uiteinde zo veèl als moge-35 lijk beperkt zijn. De uit de bollens tredende lichtbundel divergeert nagenoeg niet, waardoor het uit het kopvlak van de andere vezel wordt gefocusseerd. Het optredende verlies zal worden bepaald door de onvermijdelijke sferische abbe- 790 5 6 1 0 PHN 9537 3 ratie ten gevolge van tiet toepassen van de bollens en door een afstand tussen de optische assen van de bollenzen, die wordt bepaald door de onvermijdelijke doch in dit geval toelaatbare toleranties in de onderdelen van de koppeling. De 5 altijd optredende verliezen door reflecties aan lensoppervlakken en kopvlakken van de vezeluiteinden zijn op op zichzelf bekende wijze te beperken door het aanbrengen van anti-reflecterende bekledingen en door gebruik van bijvoorbeeld een tussen de lens en de vezel aan te brengen koppelvloei-stof met een aan de brekingsindex van de lens en kern van de lichtgeleidende vezel aangepaste brekingsindex.

Verder zijn de kopvlakken van de vezels binnen het huis opgesloten, waardoor de kans op beschadiging of vervuiling van het kopvlak is geëlimineerd. Een beschadiging 15 of licht vervuiling -»-an het lensoppervlak is minder kritisch gezien de grootte van het gebruikte lichtvoerende lensoppervlak ten opzichte van de grootte van het oppervlak van de kopvlakken van de vezels. Verder is elke lens geheel binnen het huis gelegen zodat kans op beschadiging vrijwel nihil is. 20 De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een in tekening weergegeven voorbeeld, in welke tekening:

Fig. 1 een in de koppeling toegepast principe weergeeft, 25 Fig. 2a een doorsnede door uitvoeringsvoorbeel- den van een koppeling volgens de uitvinding weergeeft,

Fig. 2b een uitvoeringsvoorbeeld van een lensklem voor een koppeling in Fig. 2a toont en

Fig. 3 schematisch een inrichting weergeeft voor 30 het uitlijnen van een in een stekerdeel te bevestigen uiteinde van een vezel ten opzichte van een centrale as van het stekerdeel van een koppeling volgens de uitvinding.

In Fig. 1 zijn twee uiteinden 1,2 van lichtgeleidende vezels weergegeven. De optische assen 1a en 2a wor-35 den parallel verondersteld en liggen op een ”off-set" afstand d van elkaar, die in de orde van grootte van de lichtgeleidende kern 3, k (tot 100 ^um) van de lichtgeleidende vezels 1, 2 kan liggen. Zouden de vezels 1 én 2 nu recht- 7905610 PHN 9537 4 streeks met elkaar gekoppeld worden, waarbij onder behoud van een dergelijke "off-set" afstand de kopvlakken 3a en 4a tegenover elkaar worden geplaatst, dan zou de licht-overdracht van de lichtgeleidende kern 3 naar de kern 4 5 (het koppelrendement) of vice versa (nagenoeg) nihil zijn.

De door de vezelkern 3 uitgestraalde lichtbundel 6 wordt door een bollens 7 gebroken tot een nagenoeg parallele lichtbundel 8 met een diameter D, daar in het kopvlak 3a het brandpunt van de lens 7 ligt. Evenzo ligt in het kopvlak 4a 10 het brandpunt van lens 9· De diameter D is een faktor 20 tot 100 groter dan de diameter van de lichtgeleidende kern 3. Van de met lens 7 gecreëerde bundel 8 wordt nu een gedeelte S via lens 9 door de lichtgeleidende kern 4a geaccepteerd en verder geleid. Het is nu in te zien dat door _ 15 toepassing van een dergelijke opstelling van lenzen 7 en 9 en de kopvlakken 3a en 4a een beter koppelrendement haalbaar is ten opzichte van een rechtstreekse koppeling met dergelijke toleranties tussen de vezeluiteinden 1 en 2, Eis is echter wel dat de optische assen la en 2a nagenoeg parallel 20 zijn. Vallen de optische assen 1a en 2a samen, dan is het koppelrendement optimaal.

De in Fig. 2a getoonde koppeling 20 volgens de uitvinding omvat twee stekerdelen 20a en 20b en een steker-deelhouder 20c. Elk stekerdeel 20a of 20b is opgebouwd uit 25 een cirkelcylindrisch huis 21, een bollens 23, een lensklem 25, een verend element in de vorm van een schotelveer 27 of een elastische kunststofring 29, een vezelhouder 31 een in-stelring 33 en enkele verderop te bespreken onderdelen. In het huis 21 zijn twee pennen 35 bevestigd, die samen met 30 sleuven, die in de in de vorm van een ring uitgevoerde ste-kerdeelhouder 20c zijn aangebracht, een bajonet-snelkoppe-ling vormen. Het stekerdeel 20a is ten opzichte van het stekerdeel 20b een kwartslag gedraaid zodat alleen in het stekerdeel 20a de pennen 35 zichtbaar zijn. Verder is in het 35 huis 21 een zitting 37 gevormd, waarop de bollens 23 is vastgeklemd met de lensklem 25, die daartoe in een in het huis 21 gevormde groef 39 is vastgeklemd. In stekerdeel 20a is de klemveer 25 slechts schematisch en de groef duidelijk- 7805610 ΡΗΝ 9537 5 —*w> heid.sh.alve niet getekend.

Voordat een stekerdeel 20a of* 20b wordt samengesteld wordt een vezeluiteinde 41 in een capillairbuisje 43 gelijmd, dat op zijn beurt met een uithardende epoxyhars 5 in de vezelhouder 31 wordt bevestigd. Verder wordt de licht-geleidende vezel 45 op trek ontlast, door een klembus 47 en een klemmoer 49, die op een van schroefdraad voorziene stomp 32 van de vezelhouder 31 wordt geschroefd. De ingesneden kap 51 van de klembus 47 wordt daarbij op de secundaire ommante-10 ling van de vezel 43 geklemd. Hierna wordt de vezelhouder 31 tegen de op de lensklem 25 geplaatste schotelveer 25 (of ring 29) gedrukt en de instelring 33 in het huis 21 geschroefd. Na assemblage van het stekerdeel 20a, 20b dient het vezeluiteinde 41 ten opzichte van de lens 23 te worden 15 gepositioneerd, hetgeen aan de hand van Fig. 3 zal worden toegelicht.

In Fig. 2b is een aanzicht (op vergrote schaal) van de lensklem 25 weergegeven,^ die met vier hoeken 53 in de groef 39 wordt geklemd. De verende armen 55 drukken op de 20 lens 23 met slechts een geringe kracht (0,5 N), zodat de lens 23 niet door mechanische krachten wordt vervormd.

In Fig. 3 is een inrichting 6g> weergegeven, waarmee een vezeluiteinde 41 van een stekerdeel 20a, 20b van een koppeling 20, zoals in Fig. 2a is getoond ten opzichte van 25 de bollens 23 in te stellen is. Het instellen omvat: a. het op de juiste afstand brengen van de bollens van het vezeluiteinde en b. het aanbrengen van het vezeluiteinde op de optische as van de bollens.

30 De inrichting 60 bevat een grondplaat 61, waarop een houder 63 en op een afstand daarvan een scherm 65 zijn bevestigd. Aan de houder 65 is een rand 67 gevormd, waarin het stekerdeel 20a, 20b wordt geplaatst en met de bajonet-sluiting in de rand 67 wordt bevestigd. De houder 63 is 35 verder van een doorboring 71 voorzien, die concentrisch met de rand 67 is. De oorsprong 79 van een assenkruis X-Y in het vizier 77 ligt op een as, die loodrecht op het door de rand 67 begrensde vlak is gericht en door het centrum 7905610 PHN 9537 6 van de doorboring 71 gaat. Het door de rand 67 begrensde vlak is het aanligvlak voor het referentie-eindvlak 22 van het stekerdeel 20a, 20b. Licht dat in de lichtgeleidende vezel 45 wordt gestraald (hetgeen met pijl 73 is aangeduid) 5 wordt via de bollens 23 op het scherm 65 geprojecteerd. De instelring 33 wordt aangedraaid zodat de vezelhouder 31 met het vezeluiteinde 41 naar de bollens 23 toe wordt gedrukt. Uit de afbeelding 75 °P het scherm 65 van het door de bollens 23 gestraalde licht is te constateren, wanneer het 10 licht uitstralende uiteinde 41 voldoende nauwkeurig in het brandpunt van de bollens 23 komt.

Na het instellen van de afstand tussen het vezel uiteinde 41 en de lens 25 met de instelring 33 wordt de vezelhouder 31 door rechtsom of linksom draaien van posi-15 tioneerschroeven. 57 in twee dwars op elkaar stande richtingen parallel aan het referentie-eindvlak 22 verplaatst. De via lens 25 op het scherm 65 geprojecteerde afbeelding 75 wordt daarmee symmetrisch ten opzichte van een op het scherm 65 getekende vizier 75 ingesteld, waarbij het vezel-20 uiteinde 41 op de optische as van de bollens 23 wordt gebracht .

25 30 35 7905610

Claims

1. Losneembare koppeling voor het paarsgewijze koppelen van lichtgeleidende vezels, welke koppeling twee 5 identieke stekerdelen en een stekerhouder bevat, waarbij elk stekerdeel en de stekerhouder van bevestigingsmiddelen zijn voorzien voor het losneembaar bevestigen van het stekerdeel in de stekerhouder, met het kenmerk, dat elk steker deel een cylindrisch huis, een bollens, een lensklem, een 10 verend element, een schijfvormige vezelhouder, een instel-ring en positioneerschroeven omvat, waarbij de vezelhouder van een loodrecht op een vlakke zijde van de schijfvorm gerichte doorboring heeft voor het bevestigen van een ve-zeluiteinde en waarbij het huis van een referentie-eind-15 vlak en een van daarin uitmondende en dwars daarop gerichte cirkelcylindrische doorboring is voorzien, die een vernauwing grenzend aan het referentie-eindvlak toont, die een zitting vormt voor de bollens, die door de lensklem in de zitting wordt gedrukt, welke lensklem in een in de doorbo-20 ring gevormde groef is vastgezet, in welke doorboring verder een aan het referentie-eindvlak parallellopende rand, waarop het verend element rust, en aan een tegenover het referentie-eindvlak gelegen uiteinde schroefdraad is gevormd, waarmee de instelring in de doorboring is bevestigd 25 die de in de doorboring geplaatste vezelhouder op het verend element drukt, waarbij de positioneerschroeven in in het huis aangebrachte van schroefdraad voorziene openingen zijn bevestigd, die in de doorboring uitmonden en dwars op een doorboringsrichting zijn gericht, welke positioneer-· 30 schroeven tegen de vezelhouder rusten, van welke stekerdelen na koppeling met de stekerdeelhouder de referentie-eindvlakken tegen elkaar aanliggen. 35 790 5 6 1 0