WO2008065001A1

WO2008065001A1 - Vorrichtung zum thermischen verbinden von lichtleitfasern und verfahren zum thermischen verbinden von lichtleitfasern

Info

Publication number: WO2008065001A1
Application number: PCT/EP2007/062347
Authority: WO
Inventors: Rainer Kossat; Christian Heidler
Original assignee: Ccs Technology, Inc.
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2008-06-05
Also published as: DE102006056398A1; US20090238524A1

Abstract

In einer Vorrichtung zum thermischen Verbinden von wenigstens zwei Lichtleitfasern (10, 11) sind eine erste der ersten Lichtleitfaser und eine zweite der zweiten Lichtleitfaser zugeordnete Positionierungseinheit (30, 31) vorgesehen. Diese sind ausgebildet, Enden der ersten und der zweiten Lichtleitfasern (10, 11) relativ zueinander in eine Position zu bringen, welche ein thermisches Verbinden ermöglicht. Weiterhin ist eine Wärmequelle mit einer ersten Komponente (40) und einer zweiten Komponente (41) vorgesehen, die entlang einer Achse (43) angeordnet sind. Durch eine Beobachtungseinrichtung (50, 60) ist der Abstand des Endes wenigstens einer der wenigstens zwei Lichtleitfasern (10, 11) von der Achse (43) bestimmbar. Mit der Beobachtungseinrichtung (50, 60) ist eine Steuervorrichtung (82, 91) gekoppelt, die zur Einstellung wenigstens eines Steuerparameters für die Wärmequelle für das thermische Verbinden in Abhängigkeit des ermittelten Abstands ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

Vorrichtung zum thermischen Verbinden von Lichtleitfasern und Verfahren zum thermischen Verbinden von Lichtleitfasern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Verbinden von mindestens zwei Lichtleitfasern. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum thermischen Verbinden von jeweiligen Enden mindestens zweier Lichtleitfasern.

Vorrichtungen zum Verbinden von Lichtleitfasern mittels Wärmeeinwirkung werden als Spleißgeräte bezeichnet. In Spleißgeräten werden die Faserenden der zu verbindenden Lichtleitfasern erwärmt, so dass diese miteinander verschmelzen. Der Verschmelzungsvorgang wird auch als Spleißen bezeichnet. Abhängig von der Position der beiden Lichtleitfasern zueinander sowie weiterer Parameter wie der verwendeten Spleißtemperatur oder Spleißzeit können innerhalb der Verbindung unterschiedliche Dämpfungen auftreten. Es ist natürlich gewünscht, dass die resultierende Dämpfung nach einem Spleißvorgang möglichst niedrig ist, um die Signalqualität nicht unnötig zu reduzieren .

Zur Verbesserung der Qualität einer derartigen Spleißverbin- düng ist bekannt, die Enden der zu verspleißenden Lichtleitfasern genau zueinander auszurichten. Zum Schmelzen der Faserenden vor dem Zusammenfügen wird dann beispielsweise ein Lichtbogen, eine Glimmentladung, ein Laserstrahl oder eine andere Form einer Wärmequelle verwendet.

Für die Ausrichtung oder Positionierung der beiden Faserenden zueinander können unter anderem elektromechanische Motoren oder piezoelektrische Elemente benutzt werden. Jedem der je- weilig verwendeten Positionierungstypen ist eine Positionierungsgenauigkeit eigen. So sind Schrittmotoren und die dazugehörige Untersetzung kostengünstig erhältlich, jedoch ist die Positionierungsgenauigkeit dieser Mechanik gegenüber pie- zoelektrischen Elementen reduziert.

In jüngster Zeit werden Spleißgeräte benötigt, die kostengünstig herstellbar und in der Anwendung möglichst betriebssicher, einfach zu bedienen und wartungsarm sein sollen. Die Geräte sind meist tragbar ausgeführt und werden häufig zur Installation von Lichtleitfasern in Gebäuden verwendet. Bei den tragbaren Spleißgeräten wird häufig auf eine komplexe und genaue Positionierungsmechanik aus Kostengründen verzichtet. Andere Spleißgeräte, beispielsweise aus der US 6,230,522 be- kannt, verwenden eine aufwändige Erfassungs- und Ausrichtungselektronik, um sicherzustellen, dass zu Beginn zu einem Spleißvorgang die Lichtleitfasern möglichst genau und reproduzierbar aufeinander ausgerichtet sind. Dazu wird dann der eigentliche Spleißvorgang mit einem festen Spleißstrom und fester Spleißzeit durchgeführt.

Unabhängig von dem verwendeten Spleißgerät machen es die zunehmenden Anforderungen an die Signalqualität erforderlich, die durch den Spleißvorgang zwischen verschiedenen LichtIeit- fasern verursachte Dämpfung weiter zu reduzieren. Es ist daher wünschenswert, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzusehen, mit der die Qualität einer thermischen Verbindung zweier Lichtleitfasern weiter verbessert werden kann. Gleichzeitig soll die Vorrichtung weiterhin einfach bedienbar bleiben. Ebenso soll ein Verfahren vorgesehen werden, dass eine verbesserte Spleißqualität bietet. Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängige Patentansprüche 1 und 15 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Ausführungsform sieht vor, in einer Vorrichtung zum thermischen Verbinden mindestens zweier Lichtleitfasern zwei Positionierungseinheiten vorzusehen, denen jeweils eine einer Lichtleitfaser zugeordnet ist. Die Positionierungseinheiten sind so ausgebildet, dass die Enden der beiden Lichtleitfa- sern relativ zueinander in eine Position gebracht werden können, welche ein thermisches Verbinden ermöglicht. Für das Erwärmen, das für das thermische Verbinden der Enden der ersten und zweiten Lichtleitfaser notwendig ist, wird eine Einrichtung mit einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente bereitgestellt. Die beiden Komponenten sind entlang einer Achse angeordnet.

Zur Verbesserung der Qualität einer thermischen Verbindung der beiden Lichtleitfasern wird eine Beobachtungseinrichtung vorgesehen, durch die der Abstand des Endes wenigsten einer der mindestens zwei Lichtleitfasern von wenigstens einer der Komponenten der Einrichtung für das Erwärmen bestimmbar ist. Alternativ kann der Abstand von der Achse bestimmbar sein, entlang derer die Komponenten der Einrichtung angeordnet sind. Mit der Beobachtungseinrichtung ist eine Steuervorrichtung gekoppelt, die zur Einstellung wenigstens eines Steuerparameters für die Einrichtung für das thermische Verbinden in Abhängigkeit des Abstandes ausgebildet ist.

Die Lage der Enden der beiden Fasern relativ zu einer Wärmequelle wird für den Prozess des thermische Verbindens aufgenommen. Dadurch kann der Abstand der beiden Enden der Lichtleitfasern zu der Erwärmungsquelle genau bestimmt. Der Ab- stand wird bei der Einstellung von Steuerparametern berücksichtigt, die für den Spleißvorgang wichtig sind. Zudem ist es bei der Erfindung möglich, die vorhandenen Positionierungseinheiten zusammen mit der Beobachtungseinrichtung auch für die Bestimmung der beiden Enden der Lichtleitfasern relativ zueinander zu verwenden. Dadurch wird die Qualität der Spleißverbindung weiter verbessert.

In einer Ausführungsform ist in der Steuervorrichtung ein Speicher vorgesehen, in den Werte abgelegt sind, die einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen einem möglichen Abstand und dem wenigstens einen Steuerparameter repräsentieren. Alternativ kann die Steuervorrichtung oder der Speicher eine entsprechende Berechnungsvorschrift aufweisen, durch die ein Zusammenhang zwischen Werten von möglichen Abständen und dem wenigstens einen Steuerparameter gegeben ist. Damit lässt sich aus einer Vielzahl von möglichen Einstellungen eines Steuerparameters derjenige für den jeweiligen Abstand optimale Parameter auswählen. Die Auswahl weiterer Steuerparameter ist möglich. Mit diesen wird dann die Wärmequelle für den eigentlichen Verbindungsvorgang der beiden Lichtleitfasern angesteuert. Alternativ ist es möglich, bei einer vorbekannten Berechnungsvorschrift den optimalen Wert eines oder mehrere Steuerungsparameter direkt aus dem ermittelten Abstand zu bestimmen.

In einer Ausführung ist der wenigstens eine Steuerparameter beispielsweise mit einem Versorgungsstrom der Wärmequelle o- der mit einer von der Wärmequelle erzeugte Wärmemenge ver- knüpft. Ebenso ist es möglich, die Zeitdauer, während der die Faserenden erwärmt werden, in Abhängigkeit des ermittelten Abstands einzustellen. Auch können verschiedene Temperaturbereiche in Abhängigkeit des ermittelten Abstands für den Ver- bindungsvorgang der Faserenden ausgewählt werden. Weitere Möglichkeiten sind die Einstellung eines Vorspleißstroms für die Erwärmung der Faserenden beziehungsweise die Zeitdauer für die Erwärmung der Faserenden vor dem eigentlichen Verbin- dungsvorgang mit Hilfe des wenigstens einen Steuerparameters.

Durch die Auswertung des Abstandes der beiden Lichtleitfasern von der Wärmequelle beziehungsweise einer Achse, entlang derer die Wärmequelle oder Komponenten der Wärmequelle angeord- net sind, können in einer Ausführung die Positionierungseinheiten zueinander lagemäßig fixiert sein. Die vorgeschlagene Vorrichtung lässt sich so auch in einfachen Geräten ohne komplizierte Positionierungselemente einsetzen.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Wärmequelle ein Elektrodenpaar, welches entlang der Achse angeordnet ist. Wieder in einer anderen Ausführungsform enthält die Wärmequelle eine Lasereinrichtung, die einen Laserlichtstrahl entlang der Achse erzeugt. Ebenso ist es möglich, dass als Wär- mequelle ein Widerstands- oder Heizdraht vorgesehen ist. Dieser ist entlang der Achse angeordnet.

In einer anderen Ausführung ist eine Wärmequelle vorgesehen, die zwei entlang einer Achse angeordnete Komponenten auf- weist. Die beiden zu verbindenden Lichtleitfasern werden relativ zueinander so positioniert, dass ein Verbinden durch Wärmeeinwirkung mit Hilfe der Wärmequelle möglich ist. Anschließend wird ein Abbild der Enden der wenigstens zwei Lichtleitfasern in Bezug auf die Achse aufgenommen. Mit Hilfe dieses Abbildes wird ein Abstand wenigstens eines Endes der zwei Lichtleitfasern von der Achse ermittelt. Daraus wird ein Wert erzeugt, der eine Abhängigkeit zwischen einem möglichen Abstand und einem eine Wärmeerzeugung der Wärmequelle beein- flussenden Steuerparameter angibt. Die Wärmequelle wird sodann in Abhängigkeit des Steuerparameters angesteuert, um die Enden der wenigstens zwei Lichtleitfasern miteinander zu verbinden. Durch die Ansteuerung der Wärmequelle mit Hilfe des Steuerparameters aus dem ermittelten Abstand wird der Spleißvorgang für jede Verbindung individuell geregelt. Dadurch lassen sich beispielsweise unterschiedliche Positionierungen der Lichtleitfasern in Bezug auf die Achse korrigieren und so ein vom Abstand unabhängiges Spleißergebnis erzeugen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Detail näher erläutert. Wirkungs- beziehungsweise funktionsgleiche Bauelemente in den verschiedenen Figuren sind mit den gleichen Be- zugszeichen versehen.

Es zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild mit wesentlichen Elementen eines Spleißgerätes gemäß einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 ein Prinzipschaltbild eines Spleißgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Figur 3 einen Ansicht eines Ausschnitts des Bereichs des

Spleißgerätes, in dem der Spleißprozess der Enden der Lichtleiter stattfindet,

Figur 4 eine Ansicht eines Ausschnittes eines Spleißgerätes gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Figur 5 eine Ansicht eines Ausschnittes einer weiteren Ausführungsform, Figur 6 ein Ausführungsbeispiel für den Ablauf einer Ausführungsform eines Verfahrens zum thermischen Verbinden.

Figur 1 zeigt ein Spleißgerät für ein thermisches Verbinden von Enden zweier Lichtleitfasern 10, 11. Die beiden Lichtleitfasern 10, 11 sind einander gegenüberliegend angeordnet und auf Positionierungstischen 30, 31 fixiert. Der Positionierungstisch 31 lässt sich entlang der y-Richtung beispiels- weise mit Hilfe hier nicht dargestellter piezoelektrischer Elemente oder elektrischer Schrittmotoren verstellen. Eine Verstellung mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Schrittmotors und einer Spindel oder eines anderen Übersetzungsgetriebes weist derzeit eine relativ hohe Positionierungsgenauig- keit auf. Diese ist jedoch geringer als die mit Piezokeramik erreichbare Positionierungsgenauigkeit, die in der Größenordnung von etwa 0,06 μm bis 0,01 μm liegt. Die genannte Schrittmotormechanik liefert eine Positionierungsgenauigkeit im niedrigsten Fall von 1 μm und typischerweise von 5 μm bis 6 μm. Entsprechend ist der Positionierungstisch 30 entlang der x-Richtung verschiebbar. Für den Positionierungstisch 30 ist zudem eine Platte 34 vorgesehen, mit deren Hilfe der Positionierungstisch 30 und die darauf fixierte Lichtleitfaser 10 entlang der z-Richtung bewegbar ist.

Für die Erzeugung der notwendigen Wärme zum thermischen Verbinden der beiden Enden der Lichtleitfasern 10 und 11 ist eine Wärmequelle mit den beiden Komponenten 40 und 41 vorgesehen. Die beiden Komponenten 40, 41 stellen Elektroden dar, deren Elektrodenspitzen speziell entlang einer Achse 43 zueinander angeordnet sind. Dazwischen und im Wesentlichen senkrecht zu der Achse sind die beiden Lichtleitfasern 10, 11 positioniert. Zur Ansteuerung und Versorgung der beiden E- lektroden 40, 41 mit dem für die Erzeugung eines Lichtbogens notwendigen Versorgungsstrom sind die Elektroden mit einer Stromquelle 91 verbunden.

Für eine genaue Bestimmung des Abstandes der Lichtleitfasern 11, 10 von der Achse 43 sowie einer relativen Position zueinander umfasst das Spleißgerät gemäß der Ausführungsform in Figur 1 zwei Kameras 50, 60. Dabei sind die Kamera 50 entlang der x-Richtung und die Kamera 60 entlang der y-Richtung der- art angeordnet, dass sie den Bereich der Achse 43 der Wärmequelle sowie die Enden der beiden Lichtleitfasern 10, 11 innerhalb des Spleißbereichs bildmäßig erfassen können. Hierzu sind zusätzlich, den Kameras gegenüberliegend Lichtquellen 51 und 61 zur besseren Ausleuchtung und Verbesserung des Kon- trastes vorgesehen. Die Bildkameras 50 und 60 sind beispielsweise als Charged-Couple-Devices (CCD) ausgeführt. Diese stellen ein in Bildpunkte aufgelöstes Bild in digitaler Form an die Auswertesteuerungseinheit 63 bereit. Zur Ansteuerung der beiden Bildkameras 50 und 60 sowie der Lichtquellen 51 und 61 dient die Steuerungsvorrichtung 64.

Die durch die Kameras 50 und 60 erzeugten Bilder werden an den Mikroprozessor 63 weiter gereicht und dort ausgewertet. Der Mikroprozessor setzt die Position der Lichtleitfasern 10, 11 in Zusammenhang mit der Position der fest montierten Kameras. Unter Berücksichtigung der Aufnahmeparameter des Lagebildes lässt sich die Lage der Fasern 10, 11 relativ zueinander sowie der Abstand der beiden Fasern von der Achse 43 der Wärmequelle genau bestimmen.

Im Betrieb des Spleißgeräts wird für den Spleißvorgang beispielsweise eine Positionierung der Fasern 11, 10 zueinander derart vorgenommen, dass der relative Versatz möglichst redu- ziert wird. Anschließend wird die Faser 10 entlang der z- Richtung derart verschoben, dass beide Faserenden nun symmetrisch um die Achse 43 der Wärmequelle angeordnet sind.

Für eine Verbesserung des eigentlichen Spleißvorganges und damit eine Reduzierung der Dämpfungsverluste nach einer Verbindung der beiden Faserenden wird der Abstand der Faserenden von der Achse 43 ermittelt. Der Mikroprozessor 63 gibt diese an eine Steuerungsvorrichtung 82 weiter. In dieser ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Berechnungsvorschrift abgelegt. Mit Hilfe der Berechnungsvorschrift erzeugt die Steuerungsvorrichtung 82 in Abhängigkeit des ermittelten Abstands der beiden Faserenden von der Achse 43 mehrere Steuerungsparameter für die Ansteuerung des Spleißvorgangs. Diese Steue- rungsparameter beinhalten beispielsweise die Zeitdauer für einen Vorspleißstrom in den beiden Elektroden 40 und 41 für eine Erwärmung der beiden Lichtleitfaserenden. Mit Hilfe des Vorspleißstroms werden die Enden vorm dem Verschmelzen für einige Zeit erwärmt und so für den Spleißprozess vorbereitet.

Auf diese Weise können größere beziehungsweise kleinere Abstände der beiden Faserenden von der Achse 43 bei der dem eigentlichen Spleißvorgang vorausgehenden Erwärmung der beiden Faserenden berücksichtigt werden. Für den sich daran an- schließenden Spleißvorgang werden weiterhin die Wärmemenge und die Spleißzeit in Abhängigkeit des Abstandes der beiden Faserenden von der Achse 43 gesteuert. Zusätzlich wird der durch die Kameras aufgenommene und in dem Mikroprozessor 63 ausgewertete Versatz der beiden Faserenden zueinander für den Spleißvorgang berücksichtigt.

Figur 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Spleißgerätes. Bei diesem Spleißgerät sind die beiden Positionierungseinheiten 30 und 31 in ihrer Lage zueinander fest fixiert. Sie umfassen des Weiteren zwei Nute 32, deren Umfang dem äußeren Umfang der beiden Lichtleitfasern 10 und 11 entsprechen. Die Fasern sind in die jeweiligen Nuten 32 der Positioniereinheiten abgelegt und dort fixiert. Die Nuten 32 können beispielsweise in Keramik geschliffen o- der auch in Silizium geätzt werden und sind somit herstellungsbedingt auf wenige Bruchteile von μm genau.

In der vorliegenden Ausführungsform sind die Positionierungseinheiten 30 und 31 und damit die Nuten 32 hinsichtlich ihrer Lage exakt zueinander angeordnet. Die Positionierungsgenauigkeit der in den Nuten abgelegten Lichtleitern 11, 10 bestimmt sich direkt aus der Lage der Fasern 10, 11 in den Nuten 32. Die Lage der Lichtleitfasern 10 und 11 kann manuell geändert werden .

Die Lichtleitfasern sind hier als Glasfasern mit einem oder mehreren lichtführenden Kernen ausgeführt. Die im Spleißbe- reich angeordneten Enden der Lichtleitfasern entspringen einem Lichtwellenleiter 200. Dieser umfasst jeweils seine Hülle 100 beziehungsweise 110, die außerhalb des Spleißbereichs von der Lichtleitfaser 10 oder 11 entfernt ist. Dadurch liegt im Spleißbereich die eigentliche Glasfaser frei. Als Lichtleit- fasern eignen sich alle bekannten Arten von Lichtwellenleitern, insbesondere jedoch 1-Moden-Fasern beziehungsweise NZD- Fasern (Non zero dispersion-shifted-Fasern) .

Die Lichtleitfaser 10 ist entlang ihrer z-Richtung mit Hilfe eines Schiebetisches 34, der ebenfalls eine V-förmige Nut aufweist, verschiebbar. Zusätzlich sind in x- beziehungsweise y-Richtung Kameras 50 und 60 angeordnet. Zur Beleuchtung die- nen Lichtelemente 51 und 61, welche den Bildkameras 50 und 60 zugeordnet sind und die die Spleißzone 42 beleuchten.

Im Betrieb erzeugen die beiden Kameras 50 und 60 nach einer Fixierung und Positionierung der beiden Lichtleitfasern 10 und 11 in die Nuten 32 der Positionierungseinheiten jeweils ein Lagebild 52 beziehungsweise 62. Mit Hilfe der beiden Lagebilder, die einem Mikroprozessor 80 zur weiteren Auswertung zugeführt werden, lässt sich der Abstand des Endes der Licht- leitfaser 11 von den beiden Spitzen der Elektroden 40 und 41 bestimmen. Für einen gleichmäßigen Spleißvorgang beider Enden wird nun die Position der Lichtleitfasern 10 in z-Richtung mit Hilfe der Positionierungseinheit 34 verändert. Die Enden der beiden Lichtleitfasern werden möglichst in gleicher Ent- fernung um die Spitzen der beiden Elektroden 40 und 41 beziehungsweise im gleichen Abstand zu den Elektrodenspitzen angeordnet. Dadurch wird eine gleichmäßige Erwärmung der beiden Faserenden erreicht.

Aus dem im Mikroprozessor 80 vorhandenen Speicher 81 werden in Abhängigkeit des ermittelten Abstandes der beiden Faserenden von der Achse der Elektrodenspitzen Steuerungsparameter ausgewählt. Mit Hilfe der Steuerungsparameter werden nun für den anschließenden Spleißvorgang der Vorspleißstrom, die Vor- spleißzeitdauer, der Spleißstrom oder die Zeitdauer für den Spleißvorgang eingestellt. Es werden so die Spleißparameter in Abhängigkeit des Abstandes der Faserenden von den Spitzen der Spleißelektroden gesteuert, so dass ein vom Abstand unabhängiges Spleißergebnis erreicht wird.

Für die Ermittlung des Abstandes der jeweiligen Glasfasern beziehungsweise Lichtleitfasern von der Wärmequelle bestehen mehrere Möglichkeiten. In Figur 3 ist ein Beispiel ausge- führt, bei dem der vorhandene Lichtbogen zwischen zwei Elektroden als Referenz für die Bestimmung des Abstandes herangezogen wird. Die hier dargestellten Lichtleitfasern 10 und 11 sind von einer Beschichtung 100 beziehungsweise 200 umhüllt. Darüber hinaus weisen sie jeweils einen Kern 12 auf, dessen Brechungsindex in Bezug auf die sie umgebende Glashülle unterschiedlich ist. Die Kerne der beiden Lichtleitfasern 10 und 11 werden nunmehr möglichst exakt zueinander ausgerichtet. Sodann wird kurzzeitig ein Lichtbogen mit Hilfe der bei- den Elektroden 40 und 41 erzeugt. Dieser Lichtbogen besitzt eine Lichtintensität, dessen Maximum auf einer Verbindungsachse der Spitzen 44 der beiden Elektroden 40, 41 sein sollte. Während der Erzeugung des Lichtbogens wird ein Abbild mit Hilfe der beiden Kameras aufgenommen. Aus der Intensitätsver- teilung und den Informationen über die Enden der beiden

Lichtleitfasern 10 und 11 lässt sich der Abstand der Enden der Lichtleitfasern von der Verbindungsachse der Spitzen der beiden Elektroden 40 und 41 bestimmen.

Figur 4 zeigt ein perspektivisches Ansicht im Spleißbereich eines weiteren Ausführungsbeispiels. Auf der Verbindungsachse zwischen den Spitzen 44 der beiden Elemente 40 und 41 verläuft ein Heizdraht 43a. Dieser wird durch einen durch ihn hindurch fließenden Strom erwärmt und bildet somit die Wärme- quelle. Der Heizstrom wird über die Spitzen 44 zugeführt.

Die Lichtleitfaser 11 mit ihrem Kern 12 ist in einer nicht dargestellten Nut eines Positionierungselementes in einem festen Abstand d von dem Heizdraht 43a angeordnet. Die Kame- ras erfassen ein Abbild der Lage des Endes der Lichtleitfaser 11 von den Spitzen 44 der beiden Elektroden und von dem Heizdraht 43a. Aus den erfassten Bildern lässt sich auf den Abstand d schließen. Sodann wird die Lichtleitfaser 10 entlang ihrer z-Richtung derart verändert, bis ihr Abstand d' von dem Heizdraht 43a dem Abstand d entspricht. Die beiden Enden der Lichtleitfasern 10 und 11 sind mit Abschluss der Positionierung in gleichem Abstand um den Draht 43a angeordnet. Für den späteren Spleißvorgang werden abhängig vom Abstand d die entsprechenden Steuerungsparameter errechnet und damit die thermische Verbindung vorgenommen.

Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, bei größeren Abstän- den einen größeren Spleißstrom beziehungsweise größere

Spleißzeiten vorzusehen. Eventuell können auch Vorspleißströ- me beziehungsweise Vorspleißzeiten verändert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann beispielsweise eine Vor- spleißzeit auch dazu genutzt werden, den Abstand d bezie- hungsweise d' der Lichtleitfasern von dem Draht 43a zu bestimmen. Somit lässt sich während des Zeitraums einer Erwärmung der beiden Lichtleitfasern Steuerungsparameter ermitteln, mit denen der spätere Spleißvorgang geregelt wird.

Figur 5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des

Spleißbereichs in einer anderen Ausführung einer Vorrichtung. Bei dieser Ausgestaltung ist zusätzlich eine Hilfsleere 430 vorgesehen. Diese ist in der gleichen Ebene wie die Verbindungsachsen der Spitzen 44 der beiden Elektroden 40 und 41 angeordnet und steht im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung der Lichtleitfasern 10 und 11. Wie hier dargestellt besitzen die beiden Lichtleitfasern 10 und 11 einen räumlichen Versatz zueinander. Dieser Versatz kann während einer Positionierungsphase im Vorfeld des Spleißvorgangs ermittelt und möglichst reduziert werden. Aufgrund des Selbstzentrierungseffektes während des Spleißvorganges wird zudem ein geringer Versatz der beiden Enden der Lichtleitfasern korri- giert, so dass eine gewünschte resultierende Dämpfung der Lichtausbreitung erreicht wird.

In einer anderen Ausführungsform ist als Wärmequelle ein La- serstrahl vorgesehen. Für eine Positionierung und eine Bestimmung des Abstandes der beiden Faserenden von dem Laserstrahl ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, den Laserstrahl in einer möglichst geringen Intensität im Vorfeld zu aktivieren. Mit Hilfe einer Kamera lässt sich das Abbild des Laserstrahls und die Enden der beiden Lichtwellenleiter zueinander erfassen und somit eine genaue Positionierung vornehmen.

Figur 6 zeigt schließlich ein Ablaufdiagramm für eine Ausfüh- rungsform eines Verfahrens zum thermischen Verbinden von Lichtleitfasern. Nach dem Positionieren und Fixieren der Lichtleitfasern in den Positionierungseinheiten werden diese in Schritt Sl gegeneinander verschoben und die Enden der beiden Lichtleitfasern grob zueinander angeordnet. In Schritt S2 erfassen die Bildkameras ein Abbild der beiden Enden der Fasern zueinander sowie die Lage bezüglich einer Wärmequelle für das spätere Verbinden. Das erfasste Abbild wird ausgewertet, um die Lage der Faserenden im dreidimensionalen Raum zu ermitteln .

Anschließend wird in Schritt S3 entschieden, ob die Lage der Faserenden zueinander einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ist dies nicht der Fall, so muss nachjustiert werden und das Verfahren wird mit einer weiteren Iteration in Schritt Sl fortgeführt. Wenn hingegen in Schritt S3 der vorbestimmte Grenzwert unterschritten wird, ist das Positionieren der Faserenden zueinander abgeschlossen. Es kann dann mit dem Schritt S4 der weitere Spleißvorgang fortgeführt werden. Dort wird ein erneutes Abbild der Faserenden nun in Bezug auf eine der Wärmequelle zugeordnete Achse aufgenommen. Mit Hilfe dieser Aufnahmen wird der Abstand der beiden Faserenden von der Wärmequelle ermittelt.

Der ermittelte Abstand wird mit im Schritt S5 in einen Zusammenhang mit Steuerparametern gebracht, welche für den späteren Spleißvorgang verwendet werden. Mit Hilfe der Steuerpara- meter werden die Spleißzeit oder auch die Wärmeentwicklung der Wärmequelle gesteuert. Anschließend wird in Schritt S6 abhängig von dem Abstand sowie der Positionierung der Fasern zueinander, der Vorgang durchgeführt.

Die erneute Aufnahme eines Abbildes in Schritt S4 nach einer Positionierung der Faserenden zueinander kann auch entfallen, wenn die Erfassung eines Abbildes der Faserenden im Schritt S2 ebenso die Erfassung des Abbildes der Faserenden in Bezug auf eine der Wärmequelle zugeordneten Achse umfasst. Dann dient das zuletzt aufgenommene Abbild des Spleißbereichs vor Abschluss der Positionierungsschritte zum Ermitteln des Abstands. Im Schritt S5 werden die Steuerungsparameter aus dem so ermittelten Abstand bestimmt.

Ebenso ist es möglich, zumindest teilweise die einzelnen Verfahrensschritte während eines Vorspleißvorganges durchzuführen. Insbesondere bietet es sich an, in Schritt S4 während eines Vorspleißvorgangs ein Abbild der Faserenden aufzunehmen. Bei einer Lichtbogenerzeugung beziehungsweise einem La- serstrahl während des Vorspleißvorgangs lässt sich so aus der Lichtintensitätsverteilung und den Faserenden der Abstand zwischen der der Wärmequelle zugeordneten Achse und den Faserenden bestimmen. Die Aufnahme eines Abbildes lässt sich auch besonders einfach bei Verwendung eines Heizdrahtes als Wärmequelle durchführen.

Bei der Anordnung und dem entsprechenden Verfahren wird eine gleichmäßige Erwärmung der beiden Faserenden in der Erwärmungsquelle ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem Spleißsystem ein Kamerasystem verwendet wird, mit dem die Lage der Faserenden der Lichtleitfaser relativ zur Erwärmungsquelle aufgenommen werden kann. Das von der Beobach- tungseinrichtung aufgenommene Bild wird anschließend ausgewertet. In Abhängigkeit einer tatsächlichen Lage der Faserenden zu der Erwärmungsquelle lassen sich anschließend Spleißparameter beispielsweise der Spleißstrom, die Zeit, während der die Fasern erwärmt werden oder auch verschiedene Tempera- turstufen, die während des Spleißprozesses durchfahren werden, einstellen. Diese Spleißparameter können als Parametermatrix in einem Speicher abgelegt sein. Ebenso ist es möglich, aus einer bekannten Beziehungsvorschrift unter Berücksichtigung des ermittelten Abstandes diese Spleißparameter zu bestimmen. Somit erfolgt die Spleißprozedur nicht mit konstanten Spleißparametern, sondern diese werden abhängig von der tatsächlich ermittelten Lage der Fasern zu der Erwärmungsquelle angepasst. Die Lage der Faserenden zu der Erwärmungsquelle kann mit Vorteil durch Elektroden innerhalb des aufgenommenen Bildes, einer Hilfsleere, einer gemittelten I- dentitätsverteilung eines Lichtbogens beziehungsweise eines Laserstrahls über das Kamerabild gemessen werden. Be zugs ze i chenl i s te

10, 11 Lichtleitfasern

30, 31 Positionierungseinheiten

34 Positionierungseinheit

32 Nut

40, 41 Elektroden

42 Spleißbereich

43 Achse

43a Heizdraht

50, 60 Kameras

52, 62 Lagebilder

51, 61 Lichtquellen

63 Mikroprozessor, Auswerteeinrichtung

64 Steuereinrichtung

80 Steuereinrichtung

81 Speicher

82 Steuereinrichtung

91 Steuereinrichtung

100, 110 Glasfaserhülle

200 Lichtwellenleiter

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum thermischen Verbinden von mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11), umfassend: - eine erste einer ersten der Lichtleitfasern (10) zugeordnete Positionierungseinheit (30, 32) und eine zweite einer zweiten der Lichtleitfasern (11) zugeordnete Positionierungseinheit (31), die ausgebildet sind, Enden der ersten und der zweiten Lichtleitfaser (10, 11) relativ zueinander in eine Position zu bringen, welche ein thermisches Verbinden ermöglicht;

- eine Einrichtung mit einer ersten Komponente (40) und einer zweiten Komponente (41), die entlang einer Achse (43) angeordnet sind, die Einrichtung ausgebildet zum Erwärmen der En- den der ersten und zweiten Lichtleitfaser (10, 11), um das thermische Verbinden zu ermöglichen;

- eine Beobachtungseinrichtung (50, 60), durch die der Abstand des Endes wenigstens einer der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) von einer der Komponenten (40, 41) oder von der Achse (43) bestimmbar ist;

- eine mit der Beobachtungseinrichtung (50, 60) gekoppelte Steuervorrichtung (80, 82), die zur Einstellung wenigstens eines Steuerparameters für die Einrichtung zum thermischen Verbinden in Abhängigkeit des Abstandes ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuervorrichtung (80) einen Speicher (81) aufweist, in den Werte abgelegt sind, die einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen einem möglichen Abstand und dem wenigs- tens einen Steuerparameter repräsentieren.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welcher die Steuervorrichtung (80) oder der Speicher (81) eine Berechnungsvorschrift aufweist, durch die ein Zusammenhang zwischen Werten von möglichen Abständen und dem wenigstens einen Steuerparameter gegeben ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der wenigstens eine Steuerparameter einen Versorgungsstrom der Einrichtung oder eine von der thermischen Einrichtung erzeugte Wärmemenge oder eine Betriebszeitdauer der Einrichtung, während der Wärmeeinwirkung zum Schmelzen der Enden der Lichtleitfasern (10, 11) erzeugt wird, oder eine Kombination aus mindestens zweien der genannten Parameter Versorgungsstrom, Wärmemenge und Betriebszeitdauer darstellt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die den Lichtleitfasern zugeordneten Positionierungseinheiten (30, 31) jeweils eine Nut (32) zur Aufnahme eines Abschnitt der zu verbindenden Lichtleitfasern (10, 11) aufweist .

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Positionierungseinheiten (30, 31) zueinander lagemäßig fixiert sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die erste Positionierungseinheit (30) wenigstens entlang der Längsrichtung (z) der ersten Lichtleitfaser (10) und die zweite Positionierungseinheit (31) senkrecht zur Lichtleitfaser (10, 11) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die erste und die zweite Komponente (40, 41) der

Einrichtung jeweils eine Elektrode aufweisen, durch die eine elektrische Entladung für ein Schmelzen und thermische Verbinden der Enden der ersten und zweiten Lichtleitfaser (10, 11) erzeugbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die elektrische Entladung ein Lichtbogen oder eine Glimmentladung ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei welcher durch die Steuerungsvorrichtung (80, 82) der den Elektroden (40, 41) zugeführte Strom und/oder die Zeitdauer des zugeführten Stroms gesteuert wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher wenigstens eine Komponente (40) der Einrichtung eine Lasereinrichtung ist, durch die ein Laserlichtstrahl erzeugt wird, um die Enden der Lichtfaserleitern (10, 11) zu schmelzen und zu verbinden, wobei durch die Steuerungsvorrichtung (80, 82) ein der Lasereinrichtung zugeführter Strom und/oder die Zeitdauer gesteuert wird, während der der Lasereinrichtung ein Strom zur Bildung des Laserlichtstrahls zugeführt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher wenigstens eine Komponente der Einrichtung einen Heizdraht (43a) umfasst, der entlang der Achse (43) angeordnet ist, um die Enden der Lichtfaserleitern (10, 11) durch Wärmeeinwirkung zu verbinden, wobei durch die Steuerungsvorrichtung (80, 82) ein dem Heizdraht (43a) zugeführter Strom und/oder die Zeitdauer gesteuert wird, während der dem Heizdraht (43a) ein Strom zugeführt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Beobachtungseinrichtung (50, 60) mindestens eine Kamera umfasst, um ein Abbild der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) quer zu einer Längsachse (z) der Lichtleitfasern in Bezug auf die Achse (43) zu erfassen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher mindestens zwei Kameras vorgesehen sind, um mindestens zwei Abbilder (52, 62) der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) aus mindestens zwei unterschiedli- chen Richtungen quer (x, y) zur Längsachse (z) der Lichtleitfasern (10, 11) in Bezug auf die Achse (43) zu erfassen.

15. Verfahren zum thermischen Verbinden von jeweiligen Enden von mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11), umfassend: - Vorsehen einer Wärmequelle mit zwei entlang einer Achse (43) angeordneten Komponenten (40, 41);

- Positionieren der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) relativ zueinander, so dass ein Verbinden durch Wärmeeinwirkung ermöglicht ist; - Aufnehmen eines Abbildes (52, 62) der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) in Bezug auf die Achse (43);

- Ermitteln eines Abstandes (d) wenigstens eines Endes der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) von der Achse (43);

- Erzeugen eines Wertes, der eine Abhängigkeit zwischen einem möglichen Abstand und einem eine Wärmeerzeugung der Wärmequelle beeinflussenden Steuerparameter bereitstellt;

- Ansteuern einer Wärmequelle in Abhängigkeit des Steuerparameters, um die Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) zu verbinden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Steuerparameter wenigstens einen der folgenden Parameter enthält: - eine Zeitdauer für eine Wärmeerzeugung der Wärmequelle für ein Verbinden der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern

(10, 11);

- eine Zeitdauer für eine Wärmeerzeugung der Wärmequelle zum Erwärmen der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10,

11) vor dem Schritt des Verbindens der Enden;

- einen Versorgungsstrom oder eine Versorgungsspannung der Wärmequelle für die Einstellung der Größe der Wärmeeinwirkung; - eine die von der Wärmequelle erzeugte Wärme steuernde Größe, wobei die erzeugte Wärme während des Verbindens der Enden einwirkt;

- eine die von der Wärmequelle erzeugte Wärme steuernde Größe, wobei die erzeugte Wärme vor dem Schritt des Verbindens der Enden auf die Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern einwirkt .

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem während der Zeitdauer Wärmeerzeugung ein Elektroden- paar (40, 41) zur Erzeugung eines Lichtbogens oder einer

Glimmentladung mit Strom versorgt wird oder ein Laserstrahl erzeugt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, weiter umfassend ein:

- Bereitstellen eines Speichers (81), in den eine Tabelle mit Werten abgelegt ist, die einen Zusammenhang zwischen einem möglichen Abstand und dem die Wärmeerzeugung beeinflussenden Steuerparameter angeben.

19. Verfahren nach Anspruch 15 bis 17, weiter umfassend ein: - Bereitstellen eines Speichers (81), der eine Berechnungsvorschrift enthält, aus der in Folge einer Eingabe des ermittelten Abstandes eine Zeitdauer für das Betreiben der Wärmequelle oder ein von der Wärmequelle zu erzeugende Wärmemenge berechnet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem der Schritt des Positionierens umfasst:

- Aufnehmen eines Abbildes (52, 62) der Enden der mindesten zwei Lichtleitfasern (10, 11);

- Ermitteln eines Versatzes zwischen den Enden der mindesten zwei Lichtleitfasern (10, 11) zueinander;

- Verschieben wenigstens einer der Lichtleitfasern (10, 11) zur Reduzierung des Versatzes; - Wiederholen der vorgenannten Schritte, bis ein vorbestimmter Grenzversatz erreicht oder unterschritten wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Aufnehmen eines Abbildes (52, 62) der Enden der mindesten zwei Lichtleitfasern (10, 11) in Bezug auf die Achse (43) erfolgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, bei dem zum Ermitteln des Versatzes der Abstand zwischen Au- ßenkonturen der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) festgestellt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem während des Ansteuerns der Wärmequelle, um die Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern (10, 11) zu verbinden, die Enden entlang einer Längsrichtung (z) der Lichtleitfasern (10, 11) aufeinander zu bewegt werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem Abbilder der Enden der mindestens zwei Lichtleitfasern aus um 90 Grad zueinander verschiedenen Richtungen (x, y) ermittelt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, bei dem die mindestens zwei Lichtleitfasern Fasern des Typs Non-Zero-Dispersion-Shifted-Fasern sind.

26. Verfahren zum thermischen Verbinden von jeweiligen Enden von einer Vielzahl von Lichtleitfasern, bei dem jeweils Enden von mindestens zwei Lichtleitfasern ausgewählt werden und anschließend die Enden dieser mindestens zwei Lichtleitfasern anhand des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 25 ver- bunden werden, anschließend mindestens zwei weitere Lichtleitfasern ausgewählt werden und die Enden dieser mindestens zwei weiteren Lichtleitfasern anhand des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 25 verbunden werden.