NO852073L - Fremgangsmaate til aa forbinde optiske fibre samt forbindelser oppnaadd med fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

til å forbinde optiske fibre såvel som forbindelsesanordninger oppnådd med fremgangsmåten.

Oppfinnelsen får særlig anvendelse ved forbindelse av optiske fibre som består av plastmateriale og kan benyttes for overføring av optiske signaler, særlig innen områdene medisin, fjernkommunikasjon, bilteknikk, flyteknikk, synlig-gjørelse, dekorasjon, partikkelfysikk m.v.

Ved overføringen av optiske signaler ved hjelp av optiske fibre utgjør skjøtingen av disse fibre en av de faktorer som er mest kinkige og byr på de største vanskeligheter.

Kvaliteten av skjøteanordninger for optiske fibre avhenger av flere forhold, særlig tap i lysstyrke, gjentagelse av disse tap i suksessive forbindelser, enkelhet av monteringen av forbindelsesorganene og deres pris.

Optiske fibre av plastmateriale har fordelen av å være billige og lette å bruke. Til gjengjeld er disse fibre, siden de gir betydelig dempning, først og fremst bestemt til å brukes over korte avstander (mindre enn noen titalls meter), noe som betyr tallrike suksessive forbindelser og dermed bruk av tallrike skjøteanordninger.

På teknikkens nåværende stadium blir de optiske fibre

ved endene festet til sentreringsmuffer som tjener til montering i forbindelsesorganene.

En av de metoder som for tiden benyttes for å forbinde optiske plastfibre, består i å blottlegge de optiske fibre ved å fjerne deres beskyttelsesmantel, som betegnes som mekanisk beskyttelsesmantel til forskjell fra den optiske kappe, ved den ene ende og lime dem fast i hver sin sentreringsmuffe eller -sko. Limet gjør det mulig å forbinde sentreringsskoen direkte med den optiske kappe hos den tilsvarende fiber.

Denne metode til skjøting ved liming innebærer spesielle problemer, særlig når det gjelder forenligheten av fibrenes optiske kappe med det benyttede lim. Således må limet være kjemisk inert overfor den optiske kappe for ikke å influere på den optiske kvalitet av fibrene. Videre skal limet hefte godt til fibrenes optiske kappe, men også til den i alminnelighet metalliske sentreringssko. Andre problemer kan ligge i anvendelsen av lim for skjoting av optiske fibre, som f.eks. limets tilbøyelighet til å flyte, dets oppførsel under polering og dets tørketid.

Enda en metode som for tiden benyttes for å skjøte optiske fibre av plastmateriale, består i å feste sentreringsskoene på den mekaniske beskyttelsesmantel enten ved fastklemning med et metallstykke forbundet med muffen, eller ved hjelp av en varmekrympbar hylse.

Denne skjøtemetode reiser en rekke problemer som først

og fremst har sammenheng med det forhold at endene av fibrene som skal forbindes, blir innsatt fritt i sentreringsskoen. Således må fibrene kunne føres inn i skoene. De monteres med spillerom i sentreringsmuffen. Dermed risikerer fibrene å komme ut av stilling og til og med å trekke seg ut av skjøte-organet som de er montert i, særlig i tilfellet av en krumning av fibrene.

De to beskrevne forbindelsesmåter (liming og fastklemning) blir ofte benyttet kombinert. Imidlertid har de foruten sine særegne ulemper også ulemper som er felles. Spesielt må endene av de optiske fibre som skal forbindes, som tidligere omtalt kunne monteres fritt, altså med et visst spillerom i sen-treringsmuf fen . Men på grunn av toleransene i de optiske fibres diameter kan dette spillerom bli forholdsvis betydelig med derav følgende vanskeligheter med å plassere to optiske fibre nøyaktig på linje med hverandre, foruten at forbindelsene ikke blir reproduserbare med hensyn til lystap.

Den foreliggende oppfinnelse går nettopp ut på en fremgangsmåte hvormed det blir mulig å forbinde optiske fibre og samtidig unngå de ovenfor omtalte ulemper, såvel som de forbindelsesanordninger som oppnås med fremgangsmåten.

Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen en fremgangsmåte

til å forbinde optiske fibre,karakterisert vedat der benyttes visse optiske fibre som består av plastmateriale og er dannet ved trekning, den ene ende av disse fibre innføres i til formålet utformede hulrom i mekaniske skjøtestykker, og temperaturen av disse ender høynes for å øke deres diameter inntil de fyller disse hulrom og føyer seg etter deres innerflate.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er basert på en av

de fysiske egenskaper ved visse optiske fibre som består av plastmateriale og er dannet ved trekning ut fra et forhåndsformet emne. Således vil disse fibre når de trekkes, i løpet av avkjølingen koagulere i en strukket molekylær struktur. Imidlertid vil fibrene i tilfellet av en oppvarming til tilstrekkelig temperatur være tilbøyelig til å gjeninnta sin tidligere molekylære struktur (altså strukturen før trekning), noe som innebærer en svelling av fibrene ledsaget av en forkortelse av disse.

F.eks. er de optiske fibre slike som omfatter en optisk kappe av polyvinylacetat og en kjerne av polystyren, oppnådd ved trekning ved en temperatur av f.eks. 190°C.

Ved en utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innfører man i den ene ende av et hulrom enden av minst én første fiber og i den annen ende av hulrommet enden av minst én annen fiber som skal forbindes med den første.

De benyttede uthulte mekaniske forbindelsesstykker utgjør skjøteorganet.

Denne fremgangsmåte gjør det mulig å plassere endene

av de to optiske plastfibre som skal forbindes, nøyaktig på linje, og det uansett fibrenes diameter før forbindelsen utføres. Videre er den lett å utføre.

Fortrinnsvis blir fiberendene som skal forbindes, befridd for sin mekaniske beskyttelsesmantel.

Ved en annen utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innfører man samtidig endene av flere tett sammenliggende optiske fibre i ett og samme hulrom. Dette gjør det mulig å utføre en forbindelse av mangepunkts-lysledninger.

Det mekaniske skjøtestykke kan særlig utgjøres av en konisk sko.

Ved å føre inn enden av en første optisk fiber i den smale ende av en slik sko og føre inn i skoens vide ende en av flere sammenliggende fibre som skal forbindes med den første fiber, blir det mulig å realisere en skjøteanordning som tjener til multipleksering av optiske signaler. Således er det på denne måte mulig i én og samme optiske plastfiber å innføre optiske signaler som avgis av flere optiske fibre, og omvendt å fordele ett og samme signal på flere fibre.

Ved den prinsipale utførelsesform for oppfinnelsen ut-gjøres de mekaniske skjøtestykker av sentreringssko som er anbragt på enden av hver sin av fibrene som skal skjøtes og på konvensjonell måte stiller seg i skjøtestykkene. Ved at spillerommet mellom fiber og sentreringssko og bruken av forbindende lim bortfaller blir det mulig å avhjelpe mang-lene ved den tidligere teknikk.

Andre særtrekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå bedre av den følgende beskrivelse, som anføres som illustrerende og ikke som begrensende, og hvor der henvises til tegningen. Fig. 1 viser skjematisk lengdesnitt av en skjøteanordning som tjener til multipleksering av optiske signaler og er tildannet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk tverrsnitt etter linjen II-II på fig. 1 . Fig. 3 viser skjematisk lengdesnitt av en muffeskjøt til forbindelse fiber mot fiber, oppnådd ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser skjematisk lengdesnitt av en forbindelsesanordning av spleistype, fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og

fig. 5 er et skjematisk perspektivriss av en mangefiber-forbindelsesanordning oppnådd ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I samsvar med oppfinnelsen benytter man optiske fibre som består av plastmateriale og er dannet ved trekning av et forhåndsformet emne. Som optiske fibre kan man f.eks. anvende slike som er beskrevet i søkernes franske patent-søknad nr. 82 16026 av 23. september 1982. Disse optiske fibre, som i alminnelighet har en mekanisk beskyttelsesmantel, blir først avmantlet ved de ender som skal forbindes. Disse avmantlede ender blir så innført i hulrom som er utformet til formålet i mekaniske skjøtestykker som særlig utgjøres av monteringssko (eller -ringer) som kan monteres på kjent måte i skjøteorganer.

For å ta hensyn til den forkortelse av de optiske fibres endepartier som foregår under oppvarmingen av disse, er det å foretrekke, skjønt det ikke er nødvendig, at endene av de optiske fibre rager utenfor de tilsvarende sko.

De i sentreringsskoene innførte ender av de optiske fibre blir så varmet opp jevnt for å tilta i diameter inntil de opptar hele det disponible volum, altså hele det indre av skoene, og føyer seg etter disses innerflate. Denne oppvarming, som bevirker en mykning av enden av de optiske fibre som skal forbindes, er tilstrekkelig til å sammenføye endene i sentreringsskoene. I praksis kan høyningen av temperaturen av de avmantlede ender av de optiske plastfibre skje med et kjent apparat (f.eks. en ovn) ved direkte oppvarming av sentreringsskoene eller også av skjøteorganet som disse er montert i. Så kan man la de optiske fibre kjølne ned til omgivelsestemperaturen og deretter om nødvendig kappe det stykke av de optiske fibre som rager utenfor skoene.

Denne forbindelsesmåte har fordelen av å være forholdsvis rask. Videre gjør den det mulig å oppnå optiske fibre som er perfekt sentrert i sine mekaniske monteringsorganer og særlig i sentreringsskoen. Den gjør det ennvidere mulig å unngå bruk av lim og dermed problemene med forenlighet av materialer som forekommer ved fremgangsmåtene ifølge eldre teknikk. Forøvrig kan den benyttes med en hvilken som helst type av sentreringssko, og det uansett hvilket materiale de består av, dog forutsatt at tilstanden av deres innerflate er av god kvalitet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det likeledes mulig å foreta en innbyrdes forbindelse av to optiske fibre som er plassert i en og samme sentreringssko. Til formålet innfører man etter å ha befridd endene av fibrene som skal forbindes, for deres mekaniske mantel, i den ene ende av skoen enden av en første optisk plastfiber og i den annen ende av samme sko enden av den annen optiske fiber, hvoretter man varmer opp hele systemet (sko + fibre) inntil fibrenes avmantlede ender fyller hele det indre av skoen, og lar dem kjølne til omgivelsestemperatur. Dermed kan man få en forbindelse fiber mot fiber.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan likeledes benyttes til å forbinde to systemer eller bunter av optiske plastfibre. Til formålet er det nok rett og slett samtidig å innføre

den for mekanisk mantel befridde ende av en første samling av tett sammenliggende optiske fibre i den ene ende av en sentreringssko og innføre den likeledes for mekanisk mantel befridde ende av den annen samling av sammenliggende optiske fibre i den samme sko. Dette gjør det mulig å tilveiebringe en forbindelse av mangepunkts-lysledninger som tjener til overføring av bilder, idet hvert par av forbundne ledere overfører et elementærpunkt av bildene.

I og med at høyningen av temperaturen av visse optiske plastfibre dannet ved trekning kan føre til en relativt betydelig fortykkelse eller svelling av disse fibre, er det i samsvar med oppfinnelsen mulig å lage skjøteanordninger som tillater multipleksering av optiske signaler. En slik skjøteanordning er vist på fig. 1 og 2.

For å tilveiebringe denne skjøteanordning gjør man bruk av en - særlig metallisk - sentreringssko 2 av konisk form (fig. 1). Ved den trange ende 4 av skoen 2 innfører man den avmantlede ende av en første optisk plastfiber 6, og i den vide ende 8 av samme sko fører man inn den avmantlede ende av flere sammenliggende optiske plastfibre 10 for å forbinde dem med den'første fiber 6. Så varmer man det hele (sko + fibre) opp inntil det innvendige volum av skoen 2 blir utfylt av de avmantlede ender av disse optiske fibre. På fig. 1

er dimensjoneringen av den optiske fiber i skoen 2 før oppvarmingsskrittet skjematisk antydet ved strekpunkterte linjer ved 12.

Den således frembragte multiplekserskjøt gjør det mulig

å innføre i samme optiske fiber 6 optiske signaler avgitt av de forskjellige optiske fibre 10, og omvendt å fordele ett og samme signal overført av den optiske fiber 6, på de forskjellige fibre 10.

Denne skjøteanordning kan f.eks. realiseres med optiske fibre som har en optisk kappe 14 av polyvinylacetat og en kjerne 16 av polystyren og er dannet ved trekning ved en temperatur av 190°C - jfr. den ovennevnte patentsøknad - og en metallisk sko/ ved å varme opp hele systemet jevnt til en temperatur av størrelsesorden 140°C. Denne oppvarming av disse plastfibre fører til en økning av deres diameter med en faktor 3, noe som dermed gjør det mulig å koble en og samme optisk fiber 6 til syv andre optiske fibre 10 med samme diameter som fiberen 6, som vist på fig. 2. Fibrene 10 har f.eks. en diameter av størrelsesorden mikrometer.

På fig. 3 er der vist en muffeskjøt for en forbindelse fiber mot fiber. Skjøteanordningen omfatter to sentreringssko 18 og 20 hvori der i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er innmontert en og en avmantlet ende av en første optisk plastfiber 22 og av en annen optisk plastfiber 24.

De to sko 18 og 20 er festet på konvensjonell måte i en skjøte-muffe 26. I og med at de optiske fibre 22 og 24 er perfekt sentrert i sine respektive sko 18 og 20, hvis innvendige volum de opptar fullstendig, avhenger den gjensidige innretting av endene av de optiske fibre 22 og 24 som skal skjøtes,

bare av sentreringen av skoene 18 og 20 i muffen 26. Denne sentrering kan f.eks. sikres med en sentreringsmuffe 26 hvori der er innpasset en og en av de møtende ender av de muffe-formede sko 18 og 20/ som til formålet har hvert sitt parti 30 resp. 32 med redusert diameter.

For å bringe de møtende ender av de optiske fibre 22

og 24 i fast innbyrdes kontakt som vist på fig. 3, er det nødvendig å montere endene av de optiske fibre i skoene på

en slik måte at de rager ut fra disse før de varmes opp.

På fig. 4 er der vist en forbindelse i form av en spleis til å forbinde to optiske plastfibre innbyrdes. Ved en skjøt av denne type blir endene av fibrene 34 og 36 som skal forbindes, etter å være befridd for sin mekanisk beskyttende mantel henholdsvis 38 og 40, montert i samme sko 42, som særlig kan være sylindris^ ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen .

Ønsker man at endene av de optiske fibre 34 og 36 skal

få innbyrdes kontakt som vist på fig. 4, er det nødvendig å holde dem i anlegg mot hverandre under oppvarmingsskrittet av hensyn til den forkortende virkning på fibrene.

I og med at forbindelsesanordningen på fig. 4 blir defini-tiv, kan systemet (sko + fibre) særlig monteres i en varmekrympbar hylse 44.

Fig. 5 anskueliggjør en mangefiber-forbindelse. Forbindelsesanordningen omfatter her et mekanisk skjøtestykke 46 som har parallellepipedisk form og har et likeledes parallellepipedisk hulrom 48 hvori de avmantlede ender av flere optiske plastfibre 50 blir plassert. Disse optiske fibre 50 ligger like ved siden av hverandre i samme plan og danner dermed et bånd av optiske fibre.

Den ende av disse optiske fibre 50 som er montert i det mekaniske skjøtestykke 46 ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, får stort sett kvadratisk tverrsnitt, siden de når de varmes opp, sveller inntil de fyller ut hele det disponible volum og særlig de optiske hulrom som fra først av foreligger mellom de optiske fibre av rund form.

Ved å bruke to skjøtestykker som det her beskrevne vil man kunne forbinde to bånd av optiske fibre som korresponderer fiber mot fiber, noe som f.eks. kan oppnås ved bruk av to sentreringstapper 52 og 54 på de mot hinannen vendende flater av de mekaniske skjøtestykker 46.

De forskjellige forbindelsesanordninger som er beskrevet i det foregående, er selvsagt bare anført som illustrerende, idet man vil kunne tenke seg mange andre skjøteanordninger for optiske fibre uten derfor å overskride oppfinnelsens ramme.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til å forbinde optiske fibre,karakterisert vedat man benytter optiske fibre (6, 10) som består av plastmateriale , man innfører den ene ende av disse fibre (6, 10) i til formålet utformede hulrom i mekaniske skjøtestykker (2), og man høyner temperaturen av disse ender for å øke deres diameter inntil de fyller ut de nevnte hulrom og føyer seg inntil hulrommenes innerflate.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat fiberendene som innføres, er uten mekanisk beskyttende mantel.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat man i den ene ende av et hulrom innfører den nevnte ende av minst en første fiber (6) og inn-fører i den annen ende av hulrommet den nevnte ende av minst en annen fiber (10) som skal forbindes med den første.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat man samtidig innfører den nevnte ende av flere sammenliggende optiske fibre (10) i ett og samme hulrom.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4,karakterisert vedat hvert mekanisk skjøtestykke ut-gjøres av en sentreringssko (2) som tjener til montering av fibrene (6, 10) i et skjøteorgan.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,karakterisert vedat skoen (2) har konisk form, at man innfører enden av en første optisk fiber (6) i skoens trange ende (4) og innfører i den vide ende av samme sko den nevnte ende av flere sammenliggende fibre (10) som skal forbindes med den første fiber (6).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,karakterisert vedat antall fibre (10) som forbindes med første fiber (6), er syv når disse fibre har samme diameter som den nevnte første fiber.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-7,karakterisert vedat fibrene (6, 10) har en optisk kappe (14) av polyvinylacetat og en kjerne (16) av polystyren.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,karakterisert vedat de optiske fibre er anordnet i samme plan.

10. Forbindelsesanordning oppnådd ved en fremgangsmåte som angitt i-hvilket som helst av kravene 1-9.