SE450669B - Lostagbar koppling for optiska fibrer - Google Patents

Description

450 669 z elementet. Då två kopplingselement anordnas så att deras referensytor står i kontakt med varandra så är de i fiberhållarna monterade fiberändarna alltid väsentliga parallella med varandra. En ändyta hos en fiber kan inställas på brännpunktsavstånd från den sfäriska linsen med hjälp av inställningsorganen.

Inställningsorganen utnyttjas till att inställa fiberns ändyta längs en optisk axel hos den sfäriska linsen som är riktad vinkelrätt mot referensändytan. Se- dan fiberändarna lägesinställts på beskrivet sätt i båda kopplingselementen blir förlusterna under ljusöverföringen från den ena fibern till den andra minsta möjliga. Ljusstrålknippet från den sfäriska linsen blir väsentligen pa- rallellt, varigenom det fokuseras på den andra fiberns ändyta. Den förekommande förlusten kommer att ges av den oundvikliga sfäriska abberationen till följd av användningen av den sfäriska linsen och genom avståndet mellan de sfäriska lin- sernas optiska axlar, som i sin tur ges av de oundvikliga, men i föreliggande fall acceptabla, toleransmånerna hos de i kopplingen ingående delarna. De för- luster som alltid inträffar till följd av reflexioner från linsytorna och fi- berändarnas ändytor kan begränsas på känt sätt genom införande av antireflekte- rande beläggningar och genom användning av exempelvis en kopplingsvätska som anbringas mellan linsen och fibern och har ett brytningsindex som är anpassat till brytningsindex för linsen och den optiska fiberns kärna.

Tillkommer att fibrernas ändytor är belägna inuti höljet, vilket innebär att risken för skada eller nedsmutning av ändytorna eliminerats. Skada eller lätt nedsmutsning av linsytan är mindre kritisk eftersom den utnyttjade ljus- transmitterade linsytan har en storlek som är mycket större än fibrernas änd- ytor. Dessutom är varje lins helt och hållet belägen inuti höljet, varigenom risken för skada är näst intm abefintiig. '° Ett utföringsexempel pä uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till ritningarna, där: jjg_1 illustrerar en princip som an- vändes i kopplingen; fig_ga_visar ett tvärsnitt av kopplingen; fig_§b visar ett utföringsexempel på ett linsklammer för användning i kopplingen enligt fig Za; fig_§ visar en anordning för inriktning av en fiberände, som skall fast- sättas i ett kopplingselement, i förhållande till centrumaxeln för det i kopp- lingen enligt uppfinningen ingående kopplingselementet.

Fig 1 visar två ändar 3a,4a av optiska fibrer 1,2. De optiska axlarna la och Za antages vara parallella och är inbördes förskjutna en sträcka d, varvid denna sträcka har samma storleksordning som diametern av den optiska kärnan 3,4 (upp till 100 /um) i de optiska fibrerna 1,2. Om fibrerna 1,2 skulle kopplas direkt till varandra och därvid ändytorna 3a och 4a anordnas i samma plan med bibehållande av sådan förskjutning, så skulle ljusöverföringen från den optiska kärnan 3 till kärnan 4 (kopplingens verkningsgrad) eller omvänt bli (väsentli- å? a 450 669 gen) noll. Ljusstrålknippet 6 från fiberkärnan 3 brytes genom en sfärisk lins 7 för att därigenom bilda ett väsentligen parallellt ljusknippe 8 med diametern D eftersom linsens 7 brännpunkt är belägen i ändytan 3a. På liknande sätt är brännpunkten för linsen 9 belägen i ändytan 4a. Diametern D är en faktor 20 till 100 gånger större än den optiska kärnans 3 diameter. En del S av det genom linsen 7 alstrade ljusknippet 8 mottages av den optiska kärnan 4a via linsen 9 och skickas vidare. Det inses att man genom ett sådant arrangemang av linser 7 och 9 och ändytorna 3a och 4a kan uppnå en högre kopplingsverkningsgrad jämfört med fallet med direkt koppling vid sådana toleranser mellan fiberändarna 1 och 2. Emellertid måste de optiska axlarna la och 2a vara väsentligen parallella.

Kopplingsverkningsgraden blir optimal då de optiska axlarna la och 2a samman- faller.

Fig 2a visar en koppling 20 enligt uppfinningen innefattande två kopp- lingselement 20a och 20b och en kopplingshållare 2Dc. Varje kopplingselement 20a eller 2Db består av ett cirkuläroylindriskt hölje 21, en sfärisk lins 23, ett linsklammer 25, inställningsorgan bestående av en inställningsring 33 och ett fjäderelement i fonn av en tallriksfjäder 27 eller en elastisk plastring 29, en skivformad fiberhållare 31 samt ytterligare några delar som beskrives nedan. I höjet 21 är två stift 35 fastsatta, vilka bildar en bajonettkoppling i förening med slitsar i kopplingshållaren 20c, som har formen av en ring. Kopp- lingselementet 20a har vridits ett kvarts varv i förhållande till kopplingsele- mentet 20b, varigenom endast stiften 35 i kopplingselementet 20a är synliga.

Dessutom är ett säte 37 utfonnat i höjet 21, mot vilket säte den sfäriska lin- sen 23 ärçfastklämd med hjälp av linsklamret 25, som är fastklämt i ett spår som är böjsamverkande med en kant 80, som är parallell med en referensäñdyta 22 anordnad i höljet 21 för detta ändamål. I kopplingselementet 20a är linsklamret 25 endast visat schematiskt och spåret har utelämnats för tydlighetens skull.

Före sammansättning av ett kopplingselement 20a eller 2Db fastlimmas en fiberände 41 i ett kapillärrör 43 som i sin tur fastsättes i fiberhållaren 31 medelst en härdande epoxiplast. Dessutom påkänningsavlastas den optiska fibern 45 med hjälp av en klämhylsa 47 och en klämmutter 49 som skruvas på ett gängat utsprång 32 av fiberhållaren 31. Den slitsade överdelen 51 av klämhylsan 47 klänmes då mot fiberns 45 yttre mantel. Därefter pressas fiberhållaren 31 mot kanten 80 med hjälp av tallriksfjädern 27 (eller en fjädrande ring 29)'anordnad på linsklamret 25 och inställningsringen 33 skruvas in i höljet 21. Efter sam- mansättning av kopplingselementen 20a,20b skall fiberänden 41 lägesinställas i förhållande till linsen 23, vilket beskrivs nedan under hänvisning till fig 3.

Fig 2b visar en vy i förstorad skala av linsklamret 25 som är inspänt i 450 669 4 spåret 39 i fyra hörn 53. De fjädrande armarna 55 utövar endast ett mindre tryck på linsen 23 (0,5 N) varigenom linsen 23 ej deformeras genom mekanisk påkänning.

Fig 3 visar en anordning 60 för inställning av fiberänden 41 i ett kopp- lingselement 20a,20b ingående i en koppling 20 enligt fig 2a i förhållande till den sfäriska linsen 23. Inställningen omfattar följande steg: a. inställning av fiberänden på rätt avstånd från den sfäriska linsen, och b. inställning av fiberänden till den sfäriska linsens optiska axel.

Anordningen 60 innefattar en basplatta 61 på vilken är monterad en hållare 63 och på avstånd därifrån en skärm 65. På hållaren 63 finns en kant 67 på vil- ken kopplingselementet 20a,20b anordnas och fastsättes genom en bajonettkopp- ling. Hållaren 63 innefattar dessutom en anordning 71 som är koncentrisk med kanten 67. Origo 79 av ett XY -koordinatsystem i inriktningsfiguren 77 är be- läget på en axel som är riktad vinkelrätt mot det av kanten 67 bildade planet och har utsträckning genom urborrningens 71 centrum. Det av kanten 67 begränsa- de planet utgör anliggningsplan för referensändytan 22 hos kopplingselementet 20a,20b. I den optiska fibern 45 inmatat ljus (betecknat genom pilen 73) proji- ceras mot skärmen 65 via den sfäriska linsen 23. Inställningsringen 33 åtdrages så att fiberhållaren 31 med fiberänden 41 pressas mot den sfäriska linsen 23.

Med hjälp av projektionen 45 av det genom den sfäriska linsen 23 projicerade ljuset på skärmen 65 kan bestämmas huruvida den ljusemitterande änden 41 har inställts med tillräcklig noggrannhet med avseende på den sfäriska linsens 23 brännpunkt¿ Efteä inställning av avståndet mellan fiberänden 41 och linsen 23 med hjälp av inställningsringen 33 förskjutes fiberhållaren 31 parallellt med re- ferensändytan 22 i två vinkelräta riktningar med hjälp av inställningsorgan i fonn av inställningsskruvar S7. Den på skärmen 65 via linsen 23 projicerade bilden kan därigenom ges ett symmetriskt läge i förhållande till inriktningsfi- guren på skärmen 65, vilket innebär att fiberänden 41 är belägen på den sfäris- ka linsens 23 optiska axel. 4

Claims (2)

5 450 669 Patentkrav.

1. Löstagbar koppling för parvis förening av optiska fibrer innefattan- de två kopplingselement (20a,20b) och en kopplingshållare (20c) för mottag- ning av de två kopplingselementen, varvid varje kopplingselement innefattar en lins (23) av sfärisk form och en fiberhållare (31), k ä n n e t e c k - n a d av att fíberhållaren (31) är skivformad och innefattar en urborrning som är riktad vinkelrätt mot en plan sida av skivan och avsedd att fasthål- la en fiberände, och att varje kopplingselement (20a,20b) innefattar ett cy- lindriskt hölje (21) med en referensändyta (22) och en urborrning som öppnar sig i höljet och vilken är riktad vinkelrätt mot ytan, vilken urborrnfng in- nefattar en avsmalnande del intill referensändytan, i vilken del ett säte (37) för den sfäriska linsen (23) är anbringat, och vilken urborrning vida- re innefattar en kant (80) som är parmlell med referensändytan, ett fjäd- rande element (27,29) som är inpressat mellan den skivformade fiberhållaren (31) och kanten (80) genom en inställningsring (33) som är fäst vid höljet (21) genom gängförband, varvid höljet (Zl) innefattar inställningsskruvar (S7) för förskjutning av fibcrhâllaren i en riktning parallell med referens- ändytan (22), och varvid kopplingselementens (20a,20b) referensändytor (22) står i kontakt med varandra efter sammankoppling genom kopplingshållaren (20c).

2. Löstagbar koppling enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den avsmalnande delen av urborrningen i höljet bildar ett koniskt_säte (37) för den sfäriska linsen (23), vilken fasthâlls mot sätet med hjälp av ett linsklammer (25) som fasthålles I ett spår (39) bildat i höljet.