DE10015867C2 - Steckerbuchse und Kupplung für einen optischen Steckverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für einen optischen Steckverbinder, die zwischen einer optischen Faser und einem optischen Elementmodul angeordnet ist und dazu dient, emittiertes Licht von der Faser an das optische Elementmodul und umgekehrt zu übertragen. Die Erfindung betrifft ebenso eine Steckerbuchse, die zusammen mit einem optischen Stecker den optischen Steckverbinder bildet und die mit der Kupplung für den optischen Steckverbinder versehen ist.

Eine typische Kupplung für einen optischen Steckverbinder (nachfolgend als "Kupplung" bezeichnet), die zwischen der optischen Faser und dem optischen Elementmodul angeordnet ist, ist in dem J-UM-6-33443 aufgezeigt, die von denselben Erfindern stammt wie die vorliegende Erfindung.

Fig. 12 ist eine horizontale Schnittansicht eines herkömmlichen optischen Steckverbinders und Fig. 13 ist eine horizontale Schnittansicht der in Fig. 12 gezeigten Steckerbuchse. In den Fig. 12 und 13 kennzeichnet die Bezugsziffer 1 eine Kupplung und die Bezugsziffer 2 einen optischen Steckverbinder.

Im Stand der Technik sind die Kupplungen 1 an einer Steckerbuchse (Anschlussteil auf der Seite einer Vorrichtung) angebracht, die einen Teil des optischen Steckverbinders 2 bildet. Diese Kupplungen sind jeweils zwischen optischen Elementmodulen 4 (bestehend aus einem Lichtaufnahme- Elementmodul und einem Lichtemissions-Elementmodul) und einem Paar optischer Fasern 6 angeordnet, die in einem optischen Stecker (Anschlussteil auf der Seite der optischen Faser) befestigt sind, der einen Teil des optischen Steckverbinders 2 bildet. Die Kupplungen 1 dienen dazu, einen optischen Anschluss zwischen den optischen Elementmodulen 4 und den optischen Fasern 6 vorzusehen.

Es folgt nun eine detailliertere Beschreibung sowohl des optischen Steckverbinders 2 als auch der Kupplung 1, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind.

Der optische Steckverbinder 2 umfasst die Steckerbuchse 3 und den optischen Stecker 5, der in die Steckerbuchse 3 passt.

Eine bekannte Steckerbuchse 3 weist gemäß den Fig. 12 und 13 ein Gehäuse 7 aus synthetischem Harz (bzw. Kunststoff) auf, das ein Paar Gehäusekammern 8 umfasst. Die Gehäusekammern 8 enthalten jeweils ein optisches Elementmodul 4, das durch eine Rückplatte 9 aus elastischem Material, wie beispielsweise Gummi, getragen wird. Die Rückseite der Gehäusekammern 8 ist mit einer Kappe 10 abgedeckt. Die Steckerbuchse 3 hat ein Paar Aufnahmezylinder 12, die vor den Gehäusekammern 8 angeordnet sind und sich in die Richtung erstrecken, so dass ihre Achsen mit den jeweiligen Achsen der Linsen 11 zur Deckung kommen. Die Kupplungen 1 werden jeweils in die Aufnahmezylinder 12 eingesetzt.

Die Kupplung 1 kann an beiden Endflächen geschliffen sein und sich der optischen Faser anschließen, die sich aus einem Kern und einer Ummantelung (nicht gezeigt) zusammensetzt, nachdem sie in einer zylindrischen Halterung 14 fixiert wurde.

Demgegenüber weist der in die Steckerbuchse 3 einzupassende optische Stecker 5 gemäß den Fig. 12 und 14, die einen horizontalen Schnitt des in Fig. 12 gezeigten optischen Steckers darstellen, ein Paar Rundkontaktteile 15 auf, die jeweils die optische Faser mit ihren an der Spitze der Vorrichtung freigesetzten Endfläche ummanteln, ein Steckergehäuse 17 mit einem Paar zylindrischer Trennwände 16 zum Schützen der darin befindlichen Rundkontaktteile 15, eine Federkappe 18, die über das Steckergehäuse 17 passt und eine Schutzmanschette 19, die über das Rückteil der Federkappe 18 passt.

Das Steckergehäuse 17 hat Schulteransätze 17a, die jeweils an einem Flansch 15a angreifen, der auf der rückwärtigen Hälfte am Außenumfang jedes Rundkontaktteils 15 ausgebildet ist. Das Rundkontaktteil 15 wird normalerweise durch eine Feder 20 nach vorne gedrängt, die zwischen dem Flansch 15a und einem Innenzylinder 18a der Federkappe 18 angeordnet ist.

Gemäß Fig. 14 ist das Ende A des Rundkontaktteils beim Angreifen des Flanschs 15a an der Schulter 17a immer weiter nach innen gezogen als das Ende B des Steckergehäuses 17. Das Ende A des Rundkontaktteils 15 entspricht der Lichteinfalls- /Lichtausfallsfläche der optischen Faser 6.

Im Hinblick auf die obige Konfiguration wird mit Bezug auf die Fig. 12 der Anschluss zwischen der Steckerbuchse 3 und dem optischen Stecker 5 beschrieben.

Wenn die Steckerbuchse 3 den optischen Stecker 5 aufgenommen hat, treten die Aufnahmezylinder 12 in dem Steckergehäuse 17 hervor, genauso, wie die Rundkontaktteile 15 in den Aufnahmezylindern 12 hervortreten. Zu diesem Zeitpunkt wird das Rundkontaktteil 15 mit dem Ende des Aufnahmezylinders 12 in Kontakt gebracht und ein geeigneter Kontaktdruck wird durch die elastische Kraft mittels der Feder 20 erhalten.

In diesem Zustand ist das Ende A (Fig. 14) und die Kupplung 1 so angeordnet, dass ein minimaler Spalt (nicht gezeigt) verbleibt. Dieser durch den Spalt entstehende Mangel kann minimiert werden.

Der oben beschriebene Stand der Technik, in dem die Kupplung 1 eine optische Faser 13 umfasst und in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet ist, zeigt die folgenden Probleme.

Wie das in Fig. 15 gezeigt ist, kann ein Lichtstrahl c1 (innerhalb eines kritischen Winkelbereichs), der sich durch eine optische Faser 6 und eine Kupplung 1 entlang eines optischen Weges fortpflanzt, der durch einen Pfeil in Fig. 15 gekennzeichnet ist, durch das Lichtaufnahme-Elementmodul 4 nicht aufgenommen werden, wenn die Lichtaufnahmefläche 4a des Lichtaufnahme-Elementmoduls 4 kleiner ist als die Lichtemissionsfläche 1a der Kupplung 1 (die Breite des Moduls 4 ist relativ zur Mittellinie auf der einen Seite um d kleiner als die Breite der optischen Faser 13). Das ist einer der Gründe, warum die Übertragungsleistungsfähigkeit reduziert ist.

Obwohl das nicht gezeigt ist, kann ein Teil des Lichts nicht in die Kupplung 1 eintreten, wenn der Lichtstrahl, der von der Lichtemissionsfläche (nicht gezeigt) des Lichtemissions-Elementmoduls abgegeben wurde, ein diffuses LED-Licht ist. Das ist ein Grund, warum die Übertragungsleistungsfähigkeit reduziert ist. Selbst wenn ein derartiger Lichtstrahl auf die Kupplung 1 auftrifft, wird er ein Lichtstrahl c2 außerhalb des kritischen Winkelbereichs. Deshalb wird das Licht c2 nicht vollständig reflektiert, sondern strömt diffus durch die Kupplung 1. Das Licht c2 wird sich nicht fortpflanzen.

Im Stand der Technik wird überdies beabsichtigt, den Mangel durch den Spalt zu minimieren, um die Leistungsfähigkeit der Übertragung zu verbessern. Ein kleiner Spalt zwischen der optischen Faser 6 und der Kupplung 1 und ein Achsversatz zwischen ihnen können die Leistungsfähigkeit der Übertragung jedoch beeinträchtigen.

Neben dem Problem zur Leistungsfähigkeit der Übertragung existiert auch ein Problem in Bezug auf die Produktivität der Kupplung 1.

Insbesondere müssen nach der obigen Beschreibung die beiden Endflächen der optischen Faser 13 genauso wie die Halterung 14 unter Verwendung von Schleifmitteln mehrerer Korngrößen geschliffen werden, um die optische Eigenschaft (Leistungsfähigkeit der Lichtübertragung) der Kupplung 1 zu verbessern, nachdem die optische Faser 13 eingesetzt und an der Halterung 14 befestigt wurde. Folglich erfordert die Herstellung der Kupplung 1 mehrere Herstellungsschritte, einschließlich notwendiger vorausgehender Schritte zur Herstellung ihrer Bestandteile, wodurch die Produktivität abnimmt.

Darüber hinaus schließt die Produktion der Kupplung 1, die ein Anzeigen des Produktionsstatus ihrer Bestandteile und ein Testen der Größe erfordert, ein kompliziertes Produktionsmanagement mit ein. Das verschlechtert die Produktivität der Kupplung und erhöht die Produktionskosten.

Ein Bedarf besteht ebenso darin, die Kupplung reibungslos mit der Steckerbuchse zusammenzusetzen.

Aus der GB-Patentschrift 1 413 425 ist weiterhin ein optisches Übertragungselement zur Einleitung von Licht eines elektro­ optischen, konisch geformten Elementes in eine Lichtleitfaser beschrieben, das aus einem Kern und einem Mantel besteht, wobei das Material des Kerns eine größere Brechzahl aufweist, als das Material des Mantels.

Darüber hinaus ist aus der GB-Patentschrift 1 541 787 eine Steckverbindung für optische Fasern bekannt, enthaltend ein Paar konisch gebildeter Reflexionsteile, deren verjüngte Enden optisch verbunden sind mit den betreffenden Enden eines Paares von Fasern, wobei Fokussierungsmittel an den weiten Enden jedes konischen Reflexionsteiles und Mittel zur Halterung des Paares konischer Refelexionsteile in gegenseitiger Ausrichtung vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung für einen optischen Steckverbinder zu schaffen, die die Leistungsfähigkeit der Über­ tragung und die Produktivität verbessert, um die Produktionskosten zu senken, und eine verbesserte Steckerbuchse zu schaffen, die mit der Kupplung reibungslos und leicht zusammengesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.

In dieser Konfiguration wird das von einer der optischen Fasern und des optischen Elementmoduls ausgehende Licht aufgenommen und durch die Linse gebündelt. Das Licht pflanzt sich durch den Wellenleiter unter wiederholter Totalreflexion fort und wird schrittweise gebündelt. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit der Lichtübertragung verbessert.

Der Mangel an Übereinstimmung der optischen Achse zu der Achse der Kupplung kann durch die Linse aufgefangen werden. Die Außenwand des Wellenleiters ist mit der Ummantelung überdeckt, die vor einem Verkratzen oder einer Staubablagerung schützt. Das trägt zu einer Verbesserung der Übertragungsleistungsfähigkeit von Licht bei, wie ebenso zur Vereinfachung der zum Zusammenbau erforderlichen Arbeit. Darüber hinaus ist die Kupplung derart hergestellt, dass die Ummantelung in Kontakt mit der Außenwand des Wellenleiters ausgebildet wird, nachdem der Kern spritzgegossen ist. Deshalb ist ein nachträgliches Polieren nicht erforderlich, wenn die Gußform für den Kern spiegelfertig ist. Die hohe Genauigkeit der Dimen­ sionierung der Gußform verspricht die geeignete Verwendung der Kupplung für den optischen Steckverbinder. Demzufolge kann die Kupplung mit weniger Schritten hergestellt werden, als das im Stand der Technik möglich ist.

In dieser Konfiguration dienen die Führung und die Ummantelung als die Halterung in der herkömmlichen Kupplung. Das reduziert die Anzahl der Bestandteile um 1. Darüber hinaus gewährleistet ein Vorsehen der Führung die herausragende Position des Kerns in einfacher Weise. Die Ummantelung kann gegossen werden, während die Führung gehalten wird.

Vorzugsweise hat die Führung eine Endfläche, die bündig mit dem Scheitelpunkt der Linse abschließt. Wenn eine der optischen Fasern und das optische Elementmodul mit der Endfläche der Führung in Kontakt gebracht werden, wird in dieser Konfiguration der Scheitelpunkt der Linse damit ebenso in Kontakt gebracht. Daher kann der Spaltverlust zwischen dem Scheitelpunkt und der Linse eingeschränkt werden. Die Linse wird ebenso durch die Führung geschützt.

Die Ummantelung und/oder die Führung haben vorzugsweise eine Nut oder einen Vorsprung auf ihrer Außenfläche ausgebildet. In dieser Konfiguration kann die Kupplung in der Steckerbuchse aufgenommen werden, ohne die Zusammensetzungsrichtung zu missachten.

Die Kupplung hat vorzugsweise einen am Ende des Wellenleiters mit dem kleinen Durchmesser ausgebildeten offenen Raum, um so den Kern von der Ummantelung zu trennen. In dieser Konfiguration kann ein Teil der Gußform der offene Raum einen Teil der Gußform ausmachen, wenn die Ummantelung gegossen wird. Das erlaubt es, den Kern innerhalb der Gußform sicher zu halten, wenn die Ummantelung gegossen wird, wodurch die Produktivität erhöht wird.

Die Ummantelung wird unterscheidbar zum Kern gefertigt und gefärbt, um so dass Licht zu reflektieren, das sich durch den Wellenleiter fortpflanzt.

In dieser Konfiguration kann die Kupplung in der Steckerbuchse aufgenommen werden, ohne die Zusammensetzungsrichtung zu missachten.

Die Linse wird vorzugsweise mit einer antireflektiven Beschichtung ummantelt. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Menge des auf die Linse einfallenden Lichts reduziert. Folglich kann sehr viel Licht auf die Linse einfallen und sich fortpflanzen.

Die Kupplung weist vorzugsweise ein in dem Wellenleiter eingebettetes Lichtemissions-Element auf.

Die Kupplung und das bidirektionale Kommunikationssystem des Typs mit einem Kern kann darüber hinaus eine Größenminimierung, eine Kostenreduktion und eine Verbesserung in der Zuverlässigkeit schaffen.

Gemäß der Erfindung wird eine Steckerbuchse mit der Kupplung und optischen Elementmodulen vorgesehen, die ein Lichtemissions-Elementmodul und ein Lichtaufnahme-Elementmodul aufweisen, wobei die Kupplung zwischen jedem der optischen Elementmodule und der entsprechenden Faser der beiden Fasern eines optischen Steckers angeordnet ist, der an die Steckerbuchse gekoppelt ist. In dieser Steckerbuchse ist die Leistungsfähigkeit der Lichtübertragung verbessert und die Verarbeitung hinsichtlich des Zusammenbaus einfach.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A, 1B und 1C jeweils eine Frontansicht, eine Seitenansicht und eine rückwärtige Ansicht einer Ausführung der Kupplung für einen optischen Steckverbinder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie C-C in Fig. 1B;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Steckerbuchse und eines optischen Steckers, die einen optischen Steckverbinder bilden;

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsansicht der Steckerbuchse;

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt einer Steckerbuchse;

Fig. 6A und 6B vertikale Schnittansichten der Steckerbuchse;

Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht eines optischen Steckers;

Fig. 8 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines optischen Steckers, der in eine Steckerbuchse eingepasst ist;

Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht einer Steckerbuchse zum Erklären eines anderen Beispiels der erfindungsgemäßen Kupplung;

Fig. 10 einen Schnitt einer beispielhaften Kupplung, die für die bidirektionale Kommunikation einer Single-Kern-Optik-Faser verwendet wird;

Fig. 11 eine Schnittansicht einer anderen beispielhaften Kupplung für die bidirektionale Kommunikation;

Fig. 12 eine horizontale Schnittansicht eines konventionellen optischen Steckverbinders;

Fig. 13 eine horizontale Schnittansicht der Steckerbuchse aus Fig. 12;

Fig. 14 eine horizontale Schnittansicht des optischen Steckers aus Fig. 12;

Fig. 15 eine Ansicht zum Erklären des Zustands, wenn sich Licht von einer optischen Faser an ein Lichtaufnahme-Elementmodul durch die in Fig. 12 gezeigte Kupplung fortpflanzt; und

Fig. 16 eine Ansicht zum Erklären des Zustands, in dem Licht außerhalb eines kritischen Winkelbereichs auf die Kupplung auftrifft.

Mit Bezug auf die Zeichnung wird nun eine Erklärung verschiedener Ausführungen der Erfindung gegeben.

Die Fig. 1A, 1B und 1C sind jeweils eine Frontansicht, eine Seitenansicht und eine rückwärtige Ansicht einer Ausführung der Kupplung für einen optischen Steckverbinder gemäß der Erfindung, und Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1B.

In diesen Figuren setzt sich eine Kupplung 21 für einen optischen Steckverbinder (nachfolgend einfach mit "Kupplung" bezeichnet) aus einem Kern 22 aus synthetischem Harz/Kunststoff und einer Ummantelung 23 zusammen. Die Kupplung 21 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich mit dem Außenumfang der herkömmlichen Kupplung 1 (Fig. 12 und 13) deckt. Die Ummantelung 23 besteht aus einem Material mit einem Brechungs­ index, der kleiner ist als der Brechungsindex des Kerns 22.

Der Kern 22, der aus beispielsweise transparentem Polycarbonat hergestellt ist, setzt sich aus einer Führung 25 und einem sich davon erstreckenden Wellenleiter 24 zusammen. Der Wellenleiter 24 ist kegelförmig mit einer Seitenwand 26, die sich von dem einen Ende zu dem anderen Ende verjüngt. Die Führung ist integral mit einer Linse 27 versehen, die nach außen konvex ist und eine lichtfokussierende Funktion hat. Die Linse 27 ist mit einer antireflektiven Beschichtung an ihrer Oberfläche beschichtet.

In dieser Ausführung dient die Linse 27 als eine Lichtaufnahme- Fläche und das andere Ende des Wellenleiters 24 dient als eine Lichtemissions-Fläche. Die Kupplung 21 erstreckt sich in einer optischen Achse zwischen den beiden optischen Fasern 60 und einem optischen Elementmodul (ein Lichtaufnahme-Elementmodul 46 oder ein Lichtemissions-Elementmodul 47) (siehe Fig. 3 und 4). Beispielsweise besitzt die Linse 27 einen Durchmesser, der näherungsweise 2/7 der Gesamtlänge der Kupplung 21 entspricht, wobei die Endfläche 28 einen Durchmesser besitzt, der circa 1/6 der Gesamtlänge beträgt.

Die Führung 25 wird in sukzessiver Weise an der Seitenwand 26 in der Nähe der Linse 27 ausgebildet. Die Führung 25 ist mit einem ringförmigen Flansch ausgebildet, der sich aus einer gurtförmigen Außenumfangsfläche 29 und beiden Endflächen 30 und 31 senkrecht dazu zusammensetzt.

Die gurtförmige Außenumfangsfläche 29 ist ein Maß zur Bestimmung der Position der Außenfläche der Ummantelung 23. Die Außenfläche der Ummantelung 23 ist vorzugsweise koplanar mit der gurtförmigen Außenumfangsfläche 29 ausgebildet. Aufgrund dessen kann eine nachfolgend näher beschriebene Steckerbuchse 42 leicht zusammengesetzt werden. Deshalb kann die Stabilität der Kupplung 21 innerhalb der Steckerbuchse 42 verbessert werden. Dort wo die Außenfläche der Ummantelung 23 nicht mit der gurtförmigen Außenumfangsfläche 29 in einer Ebene liegt, kann der oben erwähnte Effekt nicht ausreichend erreicht werden.

Die eine Endfläche 30 der Führung 25 ist derart angeordnet, dass sie mit dem Scheitelpunkt der Linse 27 bündig abschließt. In der Nähe der Endfläche ist die Führung in einer Ring-Form ausge­ bildet, um so die Außenseite der Linse 27 selbst zu schützen. Die andere Endfläche 31, die der Endfläche 30 der Führung 25 gegen­ überliegt und die schmal ausgebildet ist, wird in Kontakt mit der Ummantelung 23 gehalten.

Andererseits ist der Kern 22 von der Ummantelung durch einen offenen Raum 32 an der Seitenwand 26 in der Nähe der Endfläche 28 des Wellenleiters 24 entfernt. Der Raum 32 ist in einer Ring- Gestalt zwischen dem Kern und der Ummantelung ausgebildet. Der Raum 32 kann durch Anordnen eines Teils einer Gußform (nicht gezeigt) an der Position dieses Raumes ausgebildet sein.

Aufgrund des Vorliegens dieses Raumes 32, kann der Kern 22 innerhalb der Gußform (nicht gezeigt) sicher gehalten werden, wenn die Ummantelung 23 gegossen wird. Demzufolge kann eine Versetzung des Kerns während des Spritzgießens sicher verhindert werden, wodurch die Produktivität erhöht wird. Es ist zu betonen, dass der zu dem Raum 32 angrenzende Wellenleiter 24 eine Grenze mit einer Luftschicht bildet. Eine derartige Anordnung schafft kein Problem, da das durch den Wellenleiter 24 sich fortpflanzende Licht sich nicht über den kritischen Winkel erstreckt, da sich die Seitenwand 26 verjüngt.

Die Ummantelung 23 ist beispielsweise aus transparentem Polymethylmethacrylat (PMMA)(Methacrylharz)) hergestellt und schafft einen unmittelbaren Kontakt mit der Seitenwand 26 des Wellenleiters 24 und der Endfläche 31 der Führung 25. Die Ummantelung 23 hat eine kreisförmige Außenfläche 33, die an der gurtförmigen Umfangsfläche 29 integriert ist.

Wenn die Ummantelung 23 in unmittelbaren Kontakt mit der Seiten­ wand 26 des Wellenleiters 24 gebracht wird, wird eine Grenzfläche zwischen dem Wellenleiter 24 und der Ummantelung 23 gebildet. Die Ummantelung 23 dient dazu, den Wellenleiter 24 zu schützen.

Die Außenumfangsfläche 33 kann mit einem sich in Richtung der Kupplung 21 erstreckenden Vorsprung oder einer Nut versehen sein. Ein Beispiel eines Vorsprungs oder einer Nut ist durch die Bezugsziffern 34 und 35 in Fig. 1B dargestellt. Das Vorsehen eines derartigen Vorsprungs oder einer Nut vereinfacht zu ent­ scheiden, welche Seite eine Linsenseite ist, wenn die Stecker­ buchse 42 zusammengesetzt wird. Das stellt die Zusammenbau- Richtung der Kupplung 21 sicher. Das Vorsehen einer korrekten Richtung zum Zusammenbau hat keine Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit der Übertragung.

Anstelle des Vorsehens eines Vorsprungs oder einer Nut kann die Ummantelung 23 farbig ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Ummantelung 23 vorzugsweise in der Farbe gefärbt, die eine Reflexion des sich durch den Wellenleiter 24 fortpflanzenden Lichts ermöglicht. Beispielsweise kann die Ummantelung 23 in transparentem Rot ausgebildet sein, wenn die emittierte Licht­ farbe des sich fortpflanzenden Lichts rot ist.

Darüber hinaus kann die Kupplung 21 derart hergestellt werden, dass nach dem Spritzgießen des Kerns 22 die Ummantelung 23 in unmittelbarem Kontakt mit der Seitenwand 26 des Wellenleiters 24 in einem zweifarbigen Spritzguß gegossen wird. Die Gußform (nicht gezeigt) sollte mit einer hohen Präzisionsgenauigkeit in ihrer Größe hergestellt sein. Nach dem Guß ist die Gußform spiegelfertig, um auf den herkömmlichen Schritt eines Polierens zu verzichten.

So kann die durch Harzguß hergestellte Kupplung 21 in weniger Verfahrensschritten als zuvor hergestellt werden. Die Kombination der Bestandteile gemäß der Erfindung, die sich von dem Stand der Technik unterscheidet, erlaubt eine Vereinfachung des Produktionsmanagements.

Im Folgenden wird der optische Steckverbinder erklärt, der mit der oben beschriebenen Kupplung 21 versehen ist.

Fig. 3 zeigt einen optischen Steckverbinder 41, der in einem Mehrfach-Übertragungs-Schaltkreis für ein Fahrzeug verwendet wird. Der optische Steckverbinder 41 setzt sich aus einer Steckerbuchse 42 und einem optischen Stecker 43 zusammen, die aus synthetischem Harz hergestellt sind.

Die Steckerbuchse 42 hat gemäß den Fig. 3 und 4 ein reckteckiges Steckerbuchsengehäuse 44, dessen Vorder- und Rückseite offen sind. Der offene Vorderseitenabschnitt des Steckerbuchsengehäuses 44 passt über den optischen Stecker 43. Gemäß Fig. 4 werden ein Paar Kupplungen 21, ein Paar Licht-Elementmodule (Lichtaufnahmemodul 46 und Lichtemissionsmodul 47) und eine Kappe 48 nacheinander in den rückwärtigen offenen Abschnitt des Steckerbuchsengehäuses 44 eingepasst (in der Richtung einer optischen Achse).

Das Steckerbuchsengehäuse 44 hat einen Abschnitt 49 zum Einpassen des optischen Steckers 43 in dem offenen Frontabschnitt. Auf seiner oberen Wand ist das Steckerbuchsengehäuse 44 mit einem Eingriffteil 50 für einen optischen Stecker versehen, um einen Riegelarm 64 (nachfolgend beschrieben) des optischen Steckers 43 einklinken zu lassen.

Das Eingriffteil 50 für den optischen Stecker ist derart ausgebildet, dass ein Teil des Passungsabschnitts 49 aus dem Inneren des Steckerbuchsengehäuses 44 nach außen hervorsteht.

In der oberen Stirnfläche des Eingriffteils 50 für den optischen Stecker befindet sich ein rechteckiges Eingriffsloch 50a, das zum Einklinken eines Klinkenvorsprungs 64a des Riegelarms 64 offen ist.

Wie das in Fig. 4 gezeigt ist, hat das Steckerbuchsengehäuse 44 an seiner rückwärtigen Position ein Paar Kammern 51 zum Aufnehmen des Lichtaufnahme-Elementmoduls 46 und des Lichtemissions-Elementmoduls 47. Jede Kammer 51 hat ein Paar Öffnungen 44a und 44b, die jeweils durch die obere Wand und die untere Wand hindurchgehen (Fig. 6).

Gemäß Fig. 4 müssen die Öffnungen 44a und 44b die Vorsprungteile 48a aufnehmen, die an dem oberen und unteren Rand einer Kappe 48 (untere Teile 48a sind nicht gezeigt) ausgebildet sind. Die jeweiligen Elektroden 46a und 47a des Lichtaufnahme-Elementmoduls 46 und des Lichtemissions-Elementmoduls 47 müssen sich durch die Öffnungen 44b (Fig. 6) nach außen erstrecken. Die Elektroden 46a und 47a sind an eine Platine (nicht gezeigt) zu löten.

Gemäß den Fig. 5 und 6 erstrecken sich in den mittleren Abschnitt des Innenraums des Steckbuchsengehäuses 44 ein Paar Aufnahmezylinder 52, um den Passungsabschnitt 49 mit den Kammern 51 zu verbinden, und sie stehen in dem Passungsabschnitt 49 hervor. Die Aufnahmezylinder 52 sind integral an dem Steckerbuchsengehäuse 44 ausgebildet. Die Aufnahmezylinder 52 sind so ausgebildet, dass sie sowohl an der Innen- als auch an der Außenwand Stufen bilden. Der Frontabschnitt des Zylinders 52 an einer Grenze der inneren Stufe dient dazu, das Rundkontaktteil 57 des optischen Steckers 43 (Fig. 7) zu befestigen und sein rückwärtiger Abschnitt dient dazu, die Kupplung 21 durch die Kammer 51 aufzunehmen.

Jede der Kupplungen 21 wird positioniert, wenn sie mit der Stufe in Kontakt gebracht wird. Diese Kupplungen 21 sind in ihren entgegengesetzten Richtungen einzusetzen (ihre Zusammenbau-Richtungen sind bestimmt, so dass die Linsen 27 eine Lichtaufnahmefläche darstellen (Fig. 2)).

An der Innenwand des Aufnahmezylinders 52 an der Seite, wo die Kupplung 21 eingesetzt wird, ist in regelmäßigen Abständen eine Mehrzahl (beispielsweise 4) genauer Vorsprünge zum Halten der Kupplung 21 ausgebildet.

Das Lichtaufnahme-Elementmodul 46 und das Lichtemissions-Elementmodul 47, deren Strukturen gut bekannt sind, werden im Detail nicht beschrieben (siehe Fig. 4). Es sollte jedoch betont werden, dass das Lichtaufnahme-Elementmodul 46 Lichtaufnahme-Elemente 46a enthält (siehe Fig. 4, z. B. eine Fotodiode in Fig. 8) und das Lichtemissions-Elementmodul 47 enthält Lichtemissions-Elemente 47a (siehe Fig. 4, z. B. eine Lichtemissionsdiode (LED)).

Wie das der Fall sein kann, beziehen sich das Lichtaufnahme-Elementmodul 46 und das Lichtemissions-Elementmodul 47 ebenso auf ein Lichtaufnahme-/Lichtemissions-Elementmodul, Transmissions-/Empfangs-Modul oder FOT (Faser-Optik- Transceiver).

Die Kappe 48 hat zwei Ansätze in Form dreieckiger Vorsprünge, um das Lichtaufnahme-Elementmodul 46 und das Lichtemissions-Elementmodul 47 gegen die entsprechenden Kupplungen 27 (siehe Fig. 6) zu drücken.

Andererseits enthält der optische Stecker 43 ein Paar Rundkontaktteile 57, ein Steckergehäuse aus synthetischem Harz (bzw. Kunststoff) und ein Paar Federkappen 59 (jedes dieser Elemente ist in Fig. 7 dargestellt).

Jedes Rundkontaktteil 57 weist eine optische Faser 60, einen auf dessen Ende befestigten Rundkontaktstift 61 und eine Feder 62 auf.

Die optische Faser 60 weist ein optisches Leitglied 60b (Fig. 8) auf (welches sich aus einem Kern (nicht gezeigt) und einer Ummantelung mit einem Brechungsindex zusammensetzt, der kleiner als der des Kerns ist), einen Primärmantel (nicht gezeigt) und einen Sekundärmantel 60a, der das optische Leitglied ummantelt. Ein Rundkontaktstift 61 ist mit dem Primärmantel (nicht gezeigt) und dem Sekundärmantel 60a ummantelt, wobei der Rundkontaktstift an seinem Ende abgemantelt ist.

Der Rundkontaktstift 61 aus synthetischem Harz (bzw. Kunststoff) hat einen Abschnitt 61a mit einem kleineren Durchmesser und einen Abschnitt 61b mit einem größeren Durchmesser, die beide zylindrisch sind. Das optische Leitglied 60b (Fig. 8) der optischen Faser 60 ist in dem Abschnitt 61a mit dem kleinen Durchmesser aufgenommen, und der Primärmantel (nicht gezeigt) ist in dem Abschnitt 61b mit dem großen Durchmesser aufgenommen. Der Rundkontaktstift 61 und die optische Faser 60 sind fest miteinander verklebt, so dass sich die optische Faser 60 nicht von dem Rundkontaktstift 61 (Fig. 7) ablöst.

Der Abschnitt 61b mit dem größeren Durchmesser ist auf seinem Außenumfang mit zwei Flanschen 61c versehen. Eine Feder 62 ist zwischen dem rückwärtigen Flansch 61c und der Federkappe 59 angeordnet.

Ein Steckergehäuse 58 ist ein Rechteck-Gehäuse mit zwei Kammern 63 (von denen nur eine gezeigt ist) zum Aufnehmen der jeweiligen Rundkontaktteile 57. Das Steckergehäuse 58 hat einen Riegelarm 64, der daran integral ausgebildet ist, um sich rückwärtig von dem Vorderende der Oberwand an eine Position zu erstrecken, wo die Kammern 63 voneinander getrennt sind.

Der Riegelarm 64 hat einen Eingreif-Vorsprung 64a, um in ein Eingriffloch 50a des Eingriffteils 50 des optischen Steckers (Fig. 3 und 4) einzugreifen. Der optische Stecker 43 kann in die Steckerbuchse 42 durch Herabdrücken des Endes des Riegelarmes 64 (Fig. 3) eingepasst werden.

Gemäß Fig. 3 hat das Steckergehäuse 58 streifenförmige Schlitzabdeckungen 65, die rückwärtig von beiden Seiten des rückwärtigen Endes hervorstehen und dazu dienen, die Stecker-Einführschlitze der Federkappe 59 zu verschließen, die nachfolgend beschrieben wird.

Gemäß den Fig. 3 und 7 besitzt die Federkappe 59 die Stecker-Einführschlitze 66 (von denen nur einer gezeigt ist), die über sowohl die Seitenwände als auch das rückwärtige Ende vertieft sind. In der Nähe der Stecker-Einführschlitze 66 an dem rückwärtigen Ende hat die Federkappe Stützwände 67, die von dem rückwärtigen Ende hervorstehen.

Die Federkappe 59 hat einen Konkav-Abschnitt 68, der am Zentrum ihrer oberen Wand ausgebildet ist, und der sich mit dem Riegelarm 64 paart. Die Schutzwände 69 sind auf beiden Seiten des Konkav-Abschnitts 68 aufwärts ausgebildet.

Das Innere des rückwärtigen Endes der Federkappe 59 wird mit der Feder 62 (Fig. 7) in Kontakt gehalten. Im Zentrum auf der Innenseite der Federkappe 59 ist ein Eingriffvorsprung (nicht gezeigt) ausgebildet, der sich mit dem Steckergehäuse 58 paart.

Der optische Stecker 43 wird derart zusammengesetzt, dass die Rundkontaktteile 57 in der Federkappe 59 durch die Stecker-Einführschlitze 66 befestigt werden und die Federkappe 59 mit dem Steckergehäuse 58 in Eingriff gebracht wird. Wenn das Rundkontaktteil in der Kammer 63 aufgenommen ist, ist der an dem Steckergehäuse ausgebildete Eingriffvorsprung 70 zwischen zwei Flanschen 61c eingepasst, um die Position des Rundkontaktteils 57 einzuschränken.

Das Rundkontaktteil 57 wird durch die Feder 62 nach vorne gedrängt und ein in der Kammer 63 ausgebildeter Stopper begrenzt das Vordrängen des Rundkontaktteils.

In der oben beschriebenen Konfiguration bewegen sich die Aufnahmezylinder 52 in das Steckergehäuse 58, wenn der optische Stecker 43 in die Steckerbuchse 42 eingesteckt wird. Gleichzeitig bewegen sich die Abschnitte 61a der Rundkontaktteile 57 mit dem kleineren Durchmesser jeweils in die Aufnahmezylinder 52. Die Abschnitte 61b der Rundkontaktteile 57 mit größerem Durchmesser werden mit den Aufnahmezylindern 52 in Kontakt gebracht, so dass ein geeigneter Kontaktdruck durch die elastische Kraft der Federn 62 gehalten wird.

In diesem Zustand werden minimale Zwischenräume (nicht gezeigt) zwischen den Spitzen der Rundkontaktteile 57 und den Kupplungen 21 und zwischen den Lichtaufnahme- und Lichtemissions-Element-Modulen 46 und 47 und den Kupplungen 21 beibehalten.

In Fig. 8 treten die durch Pfeile dargestellten Lichtstrahlen C1 und C2, die sich durch das optische Leitglied 60b der optischen Faser 60 unter wiederholter Totalreflexion fortgepflanzt haben, aus der Endfläche (Lichtemissionsfläche) des optischen Leitglieds 60b aus und fallen durch die Linse 27 auf die Kupplung 21. In diesem Fall werden die Lichtstrahlen unter wiederholter Totalreflexion gebündelt, da sich die Seitenwand 26 des Wellenleiters 24 in Richtung des Lichtaufnahme-Elementmoduls 46 verjüngt und die Ummantelung 23 eine Grenze bildet, die mit der Seitenwand 26 in Kontakt steht. Die gebündelten Lichtstrahlen C1 und C2 treten aus der Endfläche des Wellenleiters 24 aus und fallen ohne Verlust auf das Lichtaufnahme-Element 64a des Lichtaufnahme-Elementmoduls 46 ein.

Obwohl das in Fig. 8 nicht dargestellt ist, fällt der Lichtstrahl (nicht gezeigt) des Lichtemissions-Elementmoduls 47 durch die Linse 27 auf die Kupplung 21 ein (siehe Fig. 6B). Der Lichtstrahl wird unter wiederholter Totalreflexion in dem Wellenleiter 24 gebündelt und tritt von der Endfläche 28 des Wellenleiters 24 in Richtung des optischen Leitglieds 60b der optischen Faser 60 aus.

Wie das mit Bezug auf die Fig. 3 bis 8 beschrieben wurde, wird der von einem optischen Leitglied 60b der optischen Faser 60 und des Lichtemissions-Elementmoduls 47 emittierte Lichtstrahl aufgenommen und durch die Linse 27 des Kerns 22 gebündelt. Zusätzlich pflanzt sich der Lichtstrahl durch den Wellenleiter fort und wird allmählich unter wiederholter Totalreflexion gebündelt. Folglich kann die Leistungsfähigkeit der Übertragung zwischen dem optischen Leitglied und dem Lichtaufnahme- oder dem Lichtemissions-Elementmodul 46 oder 47 enorm verbessert werden.

Demzufolge können die Kupplung und die Steckerbuchse gemäß der Erfindung in einem Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden.

Darüber hinaus kann selbst bei einer Abweichung zwischen dem optischen Leitglied oder dem Lichtemissions-Elementmodul und der optischen Achse diese durch das Vorsehen der Linse 27 aufgefangen werden.

Des Weiteren beeinflusst die Seitenwand 26 des Wellenleiters 24, der durch die Ummantelung 23 geschützt ist, nicht die Leistungsfähigkiet der Lichtübertragung. Der Schutz der Seitenwand 26 erleichtert hinsichtlich eines Zusammenbaus und der Produktionsorganisation ebenso die Verarbeitung.

Mit Bezug auf Fig. 9 wird nun ein weiteres Beispiel der Kupplung 21 (Fig. 1 und 2) beschrieben. Fig. 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Steckerbuchse. Die Bezugszeichen beziehen sich in Fig. 9 auf dieselben Elemente wie im ersten Beispiel.

In Fig. 9 umfasst eine Steckerbuchse 71 ein Steckerbuchsengehäuse 72; eine zusammengesetzte Kupplung (für den optischen Steckverbinder) 73, ein Lichtaufnahme-Elementmodul 46 und ein Lichtemissions-Elementmodul 47, die in dem Gehäuse 72 aufgenommen sind; und eine Kappe 48, die auf das Steckerbuchsengehäuse aufgesteckt ist.

Das Steckerbuchsengehäuse 72 hat einen Schlitz 74 entsprechend einer zusammengesetzten Kupplung 73. Der Schlitz 74 erstreckt sich zu den Aufnahmezylindern (die verbleibende Konfiguration des Steckerbuchsengehäuses 72 entspricht dem Steckerbuchsengehäuse 44 (Fig. 4)).

Die zusammengesetzte Kupplung 73 ist so aufgebaut, dass ein Paar Kupplungen 21 parallel zueinander durch ein Kopplungsteil 76 mittels Harzguß miteinander verbunden sind. Deshalb kann das Steckerbuchsengehäuse 72 durch einen einmaligen Einsteck-Vorgang zusammengesetzt werden. Die Funktion der Kupplung entspricht natürlich der des oben beschriebenen Beispiels.

Mit Bezug auf Fig. 10 wird nun die Kupplung zur Verwendung einer bidirektionalen Kommunikation für einen Ein-Kern-Typ einer optischen Faser erklärt, welche eine Anwendung des obigen Beispiels darstellt. Fig. 10 ist eine Schnittansicht der Kupplung. Dieselben Bezugszeichen beziehen sich auf dieselben Elemente in den vorhergehend beschriebenen Ausführungen. Die Kupplung ist zwischen der optischen Faser und dem Lichtaufnahme-Elementmodul angeordnet.

In Fig. 10 ist eine Kupplung 81 mit einer Lichtemissions-Diode 82 versehen, die als ein Lichtemissions-Element dient, das in dem Wellenleiter 24 des Kerns 22 eingebettet ist. Die Lichtemissions-Diode 82 ist auf einer Mittelachse des Wellenleiters 24 angeordnet. Eine Mehrzahl an Elektroden 83 (von denen nur eine dargestellt ist) erstreckt sich von der Führung 25, der Endfläche 31 und der Ummantelung 23 nach außen.

Die Funktionsweise der Kupplung 81 wird nachfolgend beschrieben. Die aufgenommenen Lichtstrahlen, die sich unter wiederholter Totalreflexion durch die optische Faser fortgepflanzt haben, treten aus dem Ende der optischen Faser aus und fallen durch die Linse 27 auf die Kupplung 81 ein.

In diesem Fall wird der Lichtstrahl unter wiederholter Totalreflexion gebündelt, da die Seitenwand 26 des Wellenleiters 24 in Richtung des Lichtaufnahme-Moduls 46 verjüngt ist und die Ummantelung 23 eine Grenze bildet, die mit der Seitenwand 26 in Kontakt steht. Die gebündelten Lichtstrahlen treten aus der Endfläche des Wellenleiters aus und fallen ohne Verlust auf das Lichtaufnahme-Element des Lichtaufnahme-Elementmoduls 46 ein.

Andererseits wird der Übertragungs-Lichtstrahl von der Lichtemissions-Diode 82 durch die Linse 27 kollimiert und fällt auf das Ende der optischen Faser ein. Der Lichtstrahl pflanzt sich durch die optische Faser fort und die eventuell an den optischen Stecker (nicht gezeigt) gekoppelt ist.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines alternativen Beispiels der in Fig. 10 dargestellten Kupplung. In der Kupplung 91 ist der Durchgang des Transmissions-Lichts von der Lichtemissions-Diode 82 verändert. Das Transmissions-Licht von der Lichtemissions-Diode 82 fällt insbesondere auf das Ende der optischen Faser durch die Reflexion mittels eines Spiegels (Reflexionsglied) 92 ein. Die in der Führung 25 eingebettete Lichtemissions-Diode 82 hat eine Lichtemissionsfläche, die derart definiert ist, dass das Transmissions-Licht in Richtung der Mittelachse des Wellenleiters 24 austritt. Andererseits ist der Spiegel 92 auf der Mittelachse des Wellenleiters 24 derart eingebettet, dass er durch circa 45° von der Lichtemissionsfläche geneigt ist. Eine Mehrzahl an Elektroden 83 (von denen nur eine gezeigt ist) erstreckt sich von der Endfläche 31 der Führung 25 und der Ummantelung 23 nach außen.

Die Funktionsweise der Kupplung 91 wird nun nachfolgend erklärt. Das von der Lichtemissions-Diode 82 emittierte Transmissions-Licht wird durch die Linse 27 gebündelt, nachdem es durch den Spiegel 92 totalreflektiert wurde, und fällt dann auf das Ende der optischen Faser ein. Das Licht pflanzt sich durch die optische Faser fort und wird in dem optischen Stecker (nicht gezeigt) weitergeführt.

Andererseits pflanzt sich das durch die optische Faser fortgepflanzte Rezeptionslicht in derselben Weise fort, wie sie oben in Verbindung mit der Kupplung 81 beschrieben wurde.

Die Kupplung und das bidirektionale Kommunikationssystem eines Ein-Kern-Typs können eine Größenminimierung, Kostenreduktion und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit genauso wie die Leistungsfähigkeit der Kupplung selbst verbessern.

Die Erfindung kann in verschiedenen Modifikationen realisiert werden, ohne sich von dem Umfang der Erfindung zu entfernen. Beispielsweise können die Kupplungen 21, 81 und 91 eine Gesamtlänge haben, die nicht der Länge einer herkömmlichen Kupplung entspricht, und sie können sogar ca. dreimal so lang sein wie diese.

Claims (8)

1. Kupplung für einen optischen Steckverbinder mit:
einem Kern (22) aus transparentem synthetischen Harz und einer Ummantelung (23) aus transparentem synthetischen Harz mit einem Brechungsindex, der kleiner als der Brechungsindex des Kerns (22) ist, wobei der Kern (22) einen sich in einer optischen Achse erstreckenden optischen Wellenleiter (24), der sich in einer Kegelform verjüngt, eine Linse (27), die an dem Ende des großen Durchmessers des Wellenleiters (24) ausgebildet ist, und eine kreisförmige, flanschartige Führung (25) aufweist, die in der Außenwand in der Nähe der Linse (27) integriert ist, wobei die Linse (27) Licht aufnimmt und fokkussiert, und die Ummantelung (23) konzentrisch mit dem Kern (22) ausgebildet ist und in unmittelbarem Kontakt mit der Außenwand des Kerns (22) steht, und wobei die Führung (25) eine gurtförmige Außenumfangsfläche hat, die mit der Außenfläche der Ummantelung (23) koplanar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Führung (25) eine Endfläche hat, die mit dem Scheitel der Linse (27) bündig abschließt.

3. Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Ummantelung (23) und/oder die Führung (25) eine Nut oder einen Vorsprung haben, die/der auf ihrer Außenfläche ausgebildet ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Kupplung einen offenen Raum (32) hat, der an einem Ende des Wellenleiters (24) mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, um so den Kern (22) von der Ummantelung (23) zu trennen.

5. Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Ummantelung (23) von dem Kern (22) unterscheidbar ausgebildet und gefärbt ist, um das sich durch den Wellenleiter (24) fortpflanzende Licht zu reflektieren.

6. Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Linse (27) mit einer antireflektiven Beschichtung beschichtet ist.

7. Kupplung nach Anspruch 1, die ferner in Lichtemissions-Element (47) aufweist, das in dem Wellenleiter (24) eingebettet ist.

8. Steckerbuchse mit einer Kupplung (21), die gemäß Anspruch 1 definiert ist, und mit optischen Element-Modulen in Form eines Lichtemissions-Element-Moduls und eines Lichtaufnahme-Element- Moduls, wobei die Kupplung jeweils zwischen den optischen Element- Modulen und einer entsprechenden Faser der zwei Fasern eines optischen Steckers angeordnet ist, der an die Steckerbuchse (42) ankuppelbar ist.