WO1992022841A1 - Steckverbindung für lichtwellenleiter - Google Patents

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    • G02B6/3817—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres containing optical and electrical conductors

Definitions

  • the invention relates to a connector for optical fibers according to the preamble of claim 1.
  • the fiber optics which have long been known per se, have only recently been increasingly used in telecommunications for a variety of fields of application, such as FDDI networks (fiber distributed data interface), local area networks, connections between computers, telephone exchanges, industrial controls, and transmission devices for television cameras.
  • the optical waveguides can consist of multi-fiber or single-fiber conductors, depending on the size of the core diameter of the fiber, either several modes of vibration, so-called modes, or even just one mode of vibration. Very thin cores of only 10 ⁇ m or less only allow one mode or mode.
  • the single-mode fiber conductors require plug connections between the individual fibers or between the fiber end and the light source of the highest precision with tolerances in the micrometer range.
  • plug connections usually consist of two identical plugs with anti-twist protection and a coupling with an elastic sleeve.
  • the connector end faces are in direct physical contact. Since today's optical waveguides only have a very low attenuation (approx. 0.2 dB / km), the losses that are unavoidable with connectors and described with the insertion loss must also be as low as possible. According to the latest developments, this can be achieved in practice up to a lower limit of approx. 0.2 dB.
  • connecting line lengths of the optical fibers of up to several kilometers may be necessary, which, depending on the application and area of use, consist of several, e.g. T. pieces of different lengths are put together via plug connections.
  • T. pieces of different lengths are put together via plug connections.
  • plug pins In order to be as flexible as possible, in particular when recording events outside a studio, for example outdoor sporting events by bridging the distance between the camera and processor unit at different locations, it has proven to be expedient to have a corresponding number of plug pins that have already been prefabricated to put together provided light guide pieces.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a plug connection for optical fibers of the type mentioned, the plug part of which can be replaced in a simple and inexpensive manner in the event of damage. This object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that, if one connector part is damaged, only two interconnected connector parts need to be exchanged without having to replace the entire fiber-optic cable to be connected.
  • each of the connector pins of the middle connector forms a replaceable unit with the corresponding other connector pin of the two outer connectors.
  • Fig. 6 shows another variant with a coupling ball.
  • an optical waveguide 1 - for example as a single-mode fiber optic of approximately 500 m in length - with a corresponding further optical waveguide 2 via a Plug connection 3, consisting of a first plug part 4 connected to the conductor 1, a second plug part 5 connected to the conductor 2 and a coupling sleeve 6.
  • the coupling sleeve can be connected to both plug parts by means of screw connections, for example.
  • this connector 3 can be disconnected.
  • it can happen that one of the connector parts 4 and 5 is damaged after disconnection by dirt or dust introduced into the connector when reconnecting. This applies in particular to the very sensitive end surfaces of the optical fibers, which touch each other after reconnection. In this case, the entire cable with the damaged plug part must first be replaced, since the plug part on the cable can only be replaced in the manufacturer's factory.
  • plug connections 8 and 9 also each consist of a plug part 11 and 12 or 13 and 14 and a coupling sleeve 16 or 17.
  • FIG. 3 An interesting variant of this arrangement according to the invention is shown schematically in FIG. 3, the plug connections 3, 8 and 9 being accommodated in a housing 21 which can be separated at point 7. These can be fastened, for example, with screws in the housing, so that damaged ones are exchanged Plug connection parts only need to be loosened one or more screws in order to be able to remove these parts from the housing.
  • the two parts of the housing 21 can also be connected here by means of a coupling sleeve (not shown).
  • plug connection shows a further advantageous variant of the plug connection according to the invention.
  • the plug parts 4 and 12 and the connecting line 18 are combined to form a plug part 23 which essentially forms a continuous plug pin.
  • a corresponding plug-in part 24 then comprises the plug parts 5 and 13 as well as the connecting line 19.
  • one of the plug-in connections 23 or 24 can be easily replaced if it is damaged.
  • Such a plug-in part comprises e.g. a short fiber line, which is clamped or glued in a sleeve, and which can be easily screwed into or out of the lancing housing 22.
  • FIG. 5 Another type of connector is shown schematically in Figure 5.
  • a coupling ball 26 is provided in the area of the separation point 27 for the connection of the fiber conductor plug instead of the coupling sleeve, and a further coupling ball 28 for the plug connection with the conductor 1.
  • the coupling ball 26 or 28 consists in principle of a metal, e.g. steel ball, with a hole for receiving the two connector parts, a protective layer in the form of a plastic optical material is provided in the contact area of the two connector parts, which has the same refractive index as the connected fiber optic cable Has.
  • the plug connections with the balls 26, 28 are in turn housed in a housing 29.
  • the Housing parts of the connector according to Figure 5 have a different configuration. They are connected to a coupling sleeve (not shown).
  • the variant of a plug-in connection with coupling balls 26 and 28, shown schematically in FIG. 6, has an intermediate plug part 31 in a housing 29 ', which is also easily exchangeable if one of the plug parts for the ball 26 or for the ball 28 is damaged.
  • Housing part 29 ' preferably functions as a coupling sleeve, e.g. is connected to the housing parts 29 by means of screw connections.
  • housing part 29 can of course also be replaced.
  • the coupling balls 26 and 28 remaining in the housing parts 29 when the plug connection is broken in the region 27 are easily exchangeable.
  • the coupling balls again contain a plastic optical material in the form of a protective layer. This layer protects the end face of the fiber optic lines 1, 2 from damage.
  • plug connections according to the present invention can also contain electrical connections in addition to fiber optic connections.

Abstract

Es wird eine Steckverbindung für Lichtwellenleiter, insbesondere für Einmoden-Faserleiter vorgeschlagen, welcher aus jeweils einem mit dem Faserleiter fest verbundenen Steckerstift und einer die beiden Steckerstifte miteinander verbindenden Kupplungshülse besteht. Um beschädigte Steckerteile kostengünstig auswechseln zu können, sind für die Verbindung von zwei - mehrere hundert Meter - langen Faserleitern (1, 2) drei unmittelbar hintereinander angeordnete Steckverbindungen (8, 3, 9) vorgesehen, von denen die beiden äußeren Steckverbindungen (8, 9) mit jeweils einem Steckerstift (11 bzw. 14) an jeweils einem Ende der beiden Faserleiter (1, 2) angeschlossen ist und die mittlere Steckverbindung (3) mit dem jeweils anderen Steckerstift (12 bzw. 13) der beiden äußeren Steckverbindungen (8 bzw. 9) verbunden ist. Zur Auftrennung (7) der Faserleiterverbindung braucht dann nur die mittlere Steckverbindung (3) gelöst zu werden.

Description

Steckverbindung für Lichtwellenleiter
Die Erfindung geht aus von einem Steckverbinder für Lichtwellenleiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die an sich seit langem bekannten Lichtwellenleiter werden erst seit kurzem verstärkt in der Nachrichtentechnik für vielfältige Anwendungsgebiete eingesetzt, wie beispielsweise FDDI-Netzwerke (fiber distributed data interface), Local Area Networks, Verbindungen zwischen Computern, Telefonvermittlungen, Industriesteuerungen, Übertragungseinrichtungen für Fernsehkameras. Bekanntlich können die Lichtwellenleiter aus Mehrfaser- oder Einfaserleitern bestehen, wobei sich je nach Größe des erndurchmessers der Faser entweder mehrere Schwingungsfor en, sog. Moden, oder auch nur eine Schwingungsform ausbreiten können. Sehr dünne Kerne von nur 10 μm oder weniger lassen nur eine Schwingungsform oder Mode zu. Die Einmode-Faserleitern erfordern Steckverbindungen zwischen den einzelnen Fasern bzw. zwischen dem Faserende und der Lichtquelle höchster Präzision mit Toleranzen im Mikrometerbereich. Diese Steckverbindungen bestehen meist aus zwei identischen Steckern mit Verdrehsicherung und einer Kupplung mit elastischer Hülse. Um eine optimale Übertragung sicherzustellen, befinden sich die Steckerendflächen in direktem physikalischen Kontakt. Da die heutigen Lichtwellenleiter nur noch eine sehr geringe Dämpfung (ca. 0,2 dB/km) aufweisen, müssen auch die bei Steckverbindern unvermeidlichen Verluste, die mit der Einfügungsdämpfung beschrieben werden, so niedrig wie möglich sein. Nach neuesten Entwicklungen dürften in der Anwendungspraxis dafür bis zu einer unteren Grenze von ca. 0,2 dB erreichbar sein.
Bei der nachrichtentechnischen Kabelverbindung, beispielsweise einer HDTV-Kamera und deren Betriebsgerät oder Prozessoreinheit, können Verbindungsleitungslängen der Lichtwellenleiter von bis zu mehreren Kilometern notwendig sein, welche je nach Anwendungsfall und Einsatzgebiet aus mehreren, z. T. unterschiedlich langen Lei ungsstücken über Steckverbindungen zusammengesetzt werden. Um insbesondere bei der Aufnahme von Ereignissen außerhalb eines Studios, beispielsweise von Sportveranstaltungen im Freien mit der Überbrückung der Entfernung zwischen Kamera und Prozessoreinheit bei unterschiedlichen Einsatzorten so flexibel wie möglich zu sein, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine entsprechende Anzahl bereits vorgefertigter, mit Steckerstiften versehener Lichtleiterstücke zusammenzustecken. Hierbei kann es jedoch vorkommen, daß beim schnellen Zusammenstecken der einzelnen Lichtleiterstücke die gegen Verunreinigungen sehr empfindlichen optischen Übergänge der Steckerstifte, beispielsweise durch aufgewirbelten Staub oder Schmutz, beschädigt werden können. Dann ist es notwendig, diese Leitüngsstücke mit den entsprechenden beschädigten Steckerstiften gegen andere Leitüngsstücke mit unbeschädigten Steckerstiften auszutauschen; denn ein Austausch von Steckerstiften an Leitungsenden von Einmoden-Faserleitungen ist nur im Herstellerwerk mit SpezialWerkzeugen möglich. Das ist jedoch sehr aufwendig und zeitraubend.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung für Lichtwellenleiter der eingangs genannten Art anzugeben, deren Steckerteil bei Beschädigungen in einfacher Weise und kostengünstig auswechselbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß bei Beschädigung eines Steckerteils lediglich zwei miteinander verbundene Steckerteile getauscht zu werden brauchen, ohne das ganze zu verbindende Faserleiterkabel austauschen zu müssen.
Besonders vorteilhaft ist, daß jeder der Steckerstifte der mittleren Steckverbindung mit dem entsprechenden jeweils anderen Ξteckerstift der beiden äußeren Steckverbinder jeweils eine auswechselbare Einheit bildet. Somit brauchen nur diese kleinen Einheiten bei dem Aufbau einer Verbindung im Falle der Außenübertragung als Ersatz bereitgehalten zu werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Prinzip einer herkömmlichen Steckverbindung,
Fig. 2 das Prinzip einer erfindungsgemäßen Steckverbindung,
Fig. 3 eine Variante des erfindungsgemäßen Prinzips,
Fig. 4 eine weitere Variante,
Fig. 5 eine Variante mit Kupplungskugel im Prinzip,
Fig. 6 eine weitere Variante mit Kupplungskugel.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip einer herkömmlichen Steckverbindung ist ein Lichtwellenleiter 1 - beispielsweise als Einmoden-Faserleiter von ca. 500 m Länge - mit einem entsprechenden weiteren Lichtwellenleiter 2 über eine Steckverbindung 3, bestehend aus einem ersten mit dem Leiter 1 verbundenen Steckerteil 4, einem zweiten mit dem Leiter 2 verbundenen Steckerteil 5 sowie aus einer Kupplungshülse 6, verbunden. Die Kupplungshülse kann z.B. mittels Schraubverbindungen mit beiden Steckerteilen verbunden werden. An der Stelle 7 ist eine Auftrennung dieser Steckverbindung 3 möglich. Wie bereits oben ausgeführt, kann es dabei vorkommen, daß eines der Steckerteile 4 bzw. 5 nach der Auftrennung durch in den Stecker eingebrachten Schmutz oder Staub beim Wiederverbinden beschädigt wird. Dieses gilt insbesondere für die sehr empfindlichen Endflächen der Lichtwellenleiter, die nach dem Wiederverbinden einander berühren. In diesem Fall muß zunächst das gesamte Kabel mit dem beschädigten Steckerteil ausgewechselt werden, da ein Auswechseln des Steckerteils am Kabel nur im Herstellerwerk möglich ist.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles wird gemäß einer ersten Ausführungs orm der Erfindung nach Fig. 2 vorgeschlagen, daß anstelle der einen Steckverbindung zwischen den Leitern 1 und
2 drei Steckverbindungen 3, 8 und 9 angeordnet werden. Auch diese Steckverbindungen 8 und 9 bestehen aus je einem Steckerteil 11 und 12 bzw. 13 und 14 sowie einer Kupplungshülse 16 bzw. 17. Die Steckverbindungen 8 und 3 bzw.
3 und 9 sind dabei jeweils über ein kurzes Leitungsstück 18 bzw. 19 einer entsprechenden Faserleitung verbunden. Zur Auftrennung der Verbindung der Leitungen 1 und 2 wird auch hier wiederum die Steckverbindung 3 an der Stelle 7 benutzt. Bei Beschädigung eines der Steckerteile 4 bzw. 5 kann dann durch Austausch der als Ersatz bereits vorgefertigten Teile 4, 18 und 22 bzw. 5, 19 und 13 der Schaden in kurzer Zeit und ohne großen Aufwand behoben werden.
Eine interessante Variante dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, wobei die Steckverbindungen 3, 8 und 9 in einem an der Stelle 7 trennbaren Gehäuse 21 untergebracht sind. Diese können beispielsweise mit Schrauben in dem Gehäuse befestigt sein, so daß bei einem Austausch von beschädigten Steckverbindungsteilen lediglich eine oder mehrere Schrauben gelöst zu werden brauchen, um diese Teile aus dem Gehäuse entfernen zu können. Die zwei Teile des Gehäuses 21 können auch hier mittels einer - nicht dargestellten - Kupplungshülse verbunden werden.
In Fig. 4 ist eine weitere vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Steckverbindung dargestellt. Bei dieser Anordnung sind die Steckerteile 4 und 12 sowie die Verbindungsleitung 18 zu einem, im wesentlichen einen durchgehenden Steckerstift bildenden Steckteil 23 zusammengefaßt. Ein entsprechendes Steckteil 24 umfaßt dann die Steckerteile 5 und 13 sowie die Verbindungsleitung 19. Auch hier kann bei Beschädigung eines der Steckverbindungen 23 bzw. 24 dieses leicht ausgetauscht werden. Ein solches Steckteil umfaßt z.B. eine kurze Faserleitung, die in einer Hülse geklemmt oder verklebt ist, und das man in einfacher Weise in oder aus Stechgehäuse 22 schrauben kann.
Eine andere Art der Steckverbindung ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Hierbei ist für die Verbindung der Faserleiterstecker anstelle der Kupplungshülse eine Kupplungskugel 26 im Bereich der Trennstelle 27 sowie eine weitere Kupplungskugel 28 für die Steckverbindung mit dem Leiter 1 vorgesehen. Die Kupplungskugel 26 bzw. 28 besteht im Prinzip aus einer Metall-, z.B. Stahlkugel, mit einer Lochdurchführung zur Aufnahme der beiden Steckerteile wobei im Berührungsbereich der beiden Steckerteile eine Schutzschicht in Form eines plastischen optischen Materials vorgesehen wird, welches den gleichen Brechnungsindex wie die angeschlossene Glasfaserleitung hat. Die Steckverbindungen mit den Kugeln 26, 28 sind wiederum in einem Gehäuse 29 untergebracht. Beim Auftrennen der Steckverbindung an der Stelle 27 verbleibt die Kupplungskugel 26 im rechten Gehäuseteil, so daß hierbei der Steckerteil des Leiters 2 im allgemeinen nicht beschädigt werden kann. Bei einer möglichen Beschädigung des Steckerteils 25 ist dieses leicht auswechselbar. Selbstverständlich können auch die Kupplungskugeln 26 bzw. 28 ausgewechselt werden. Die Gehäuseteile der Steckverbindung gemäss Figur 5 haben eine unterschiedliche Konfiguration. Sie werden mit einer (nicht dargestellte) Kupplungshülse verbunden.
Die in Fig. 6 schematisch dargestellt Variante einer Steckverbindung mit Kupplungskugeln 26 und 28 weist ein Zwischensteckerteil 31 in einem Gehäuse 29' auf, welches bei Beschädigung eines der Steckerteile für die Kugel 26 bzw. für die Kugel 28 ebenfalls leicht austauschbar ist. Gehäuseteil 29' funktioniert vorzugsweise als eine Kupplungshülse, die z.B. mittels Schraubverbindungen mit den Gehäuseteilen 29 verbunden wird. Statt Teil 31 kann selbstverständlich auch Gehäuseteil 29• ausgetauscht werden. Auch hierbei sind die bei Auftrennung der Steckverbindung im Bereich 27 in den Gehäuseteilen 29 verbleibenden Kupplungskugeln 26 bzw. 28 leicht auswechselbar. Die Kupplungskugeln enthalten wieder ein plastisches optisches Material in Form einer Schutzschicht. Diese Schicht schützt die Endfläche der Glasfaserleitungen 1, 2 für Beschädigungen.
Es wird bemerkt, daß die Steckverbindungen nach der heutigen Erfindung neben Glasfaseranschlüße auch elektrische Anschlüße enthalten kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Steckverbindung für Lichtwellenleiter, insbesondere für Einmoden-Faserleiter, bestehend aus jeweils einem mit dem Faserleiter fest verbundenen Steckerstift und einer die beiden Steckerstifte miteinander verbindenden Kupplungshülse, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung von zwei - mehrere hundert Meter - langen Faserleitern (1, 2) drei unmittelbar hintereinander angeordnete Steckverbindungen (8, 3, 9) vorgesehen sind, von denen die beiden äußeren Steckverbindungen (8, 9) mit jeweils einem Steckerstift (11 bzw. 14) an jeweils einem Ende der beiden Faserleiter (1, 2) angeschlossen ist und die mittlere Steckverbindung (3) mit dem jeweils anderen Steckerstift (12 bzw. 13) der beiden äußeren Steckverbindungen (8 bzw. 9) verbunden ist, wobei zur Auftrennung (7) der Faserleiterverbindung nur die mittlere Steckverbindung (3) zu lösen ist.
2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen mittlere Steckerstiften (4, 5) und dem jeweils anderen Steckerstift (12, 13) der beiden äußeren (8, 9) Steckverbindungen über kurze Faserleiterstücke (18, 19) erfolgt.
3. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Steckerstifte (4 bzw. 5) der mittleren Steckverbindung (3) mit dem entsprechenden jeweils anderen Steckerstift (12 bzw. 13) der beiden äußeren Steckverbindungen (8 bzw. 9) je eine auswechselbare Einheit (23 bzw. 24) bildet.
4. Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden auswechselbaren Einheiten (23, 24) je einen die Faserleitung beinhaltenden durchgehenden beidseitigen Steckerstift aufweisen.
5. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Steckverbundungen (3, 8, 9) in einem Bereich (7) der mittleren Steckverbindung (3) au trennbaren Gehäuse (21) untergebracht sind.
6. Steckverbindung nach Anspruch 1, wobei als Kupplungshülse eine Kupplungskugel (26 bzw. 28) mit Lochdurchführung für die Steckerstifte vorgesehen ist wobei im Bereich der Lochdurchführung ein plastisches optisches Material mit dem der Glasleitung entsprechenden gleichen Brechungsindex vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung von zwei Faserleitern zwei direkt hintereinander angeordnete Kupplungskugeln (26, 28) vorgesehen sind, und daß die Trennung im Bereich (27) einer der Kupplungskugeln (26) erfolgt, wobei diese Kupplungskugel (26) an den direkt mit dem Faserleiter verbundenen Steckverbindungsteil verbleibt.
7. Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Kupplungskugeln (26, 28) befindliche Steckverbindungsteil (25) bei Au trennung der Steckverbindung im Bereich (27) beider Kupplungskugeln auswechselbar ist.
8. Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnten, daß die Kupplungskugeln (26, 28) auswechselbar sind.
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