DE2640973C2

DE2640973C2 - Verbindungsvorrichtung für Lichtleiter

Info

Publication number: DE2640973C2
Application number: DE2640973A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Manfred 7251 Hemmingen Kaiser
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1976-09-11
Filing date: 1976-09-11
Publication date: 1981-08-20
Also published as: CA1089268A; JPS5335557A; FR2364473A1; AU506314B2; AU2857977A; IT1084527B; NL7709818A; JPS5635847B2; US4146300A; FR2364473B1; GB1535499A; CH617018A5; DE2640973B1

Description

Die [Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes einer Lichtleitfaser mit einem Ende einer anderen Lichtleitfaser, wobei die Faserenden jeweils unzentriert in eine zylindrische um ihre Achse drehbare Faserendhülse eingegossen sind und die Faserendhülse in einer exzentrischen zylindrischen Bohrung einer zylindrischen Steckerhülse derart gelagert ist, daß die Achsen der Faserendhülse und der Steckerhülse zueinander parallel sind, und wobei die Steckeraufnahme der Verbindungsvorrichtung und die zylindrischen Steckerhülsen, die die zu verbindenden Faserenden enthalten, miteinander fluchtend verbindet.

Stand der lcchnik

Rine derartige \ ei hindimy.svimichlung in bckunni ;ιιλ der DE-OS 24 57 Id.s. insbesondere aus Fig. 4.

Die gegenseitige Ausrichtung der miteinander zu verbindenden Faserenden geschieht bei der bekannten Anordnung dadurch, daß jedes Faserende in einer zweifachen Exzentrizität um die Achse der Steckerhülse drehbar ist. Einerseits hat die äußere Hülse, die Steckerhülse, eine exzentrische Axialbohrung, in der die innere Hülse, die Faserendhülse, drehbar gelagert ist, und andererseits ist auch der Faserkern exzentrisch in die Faserendhülse eingegossen. Damit lassen sich

ίο zwar die optischen Achsen der zu verbindenden Faserenden aufeinander ausrichten, jedoch kommen sie im allgemeinen nicht mit der gemeinsamen Mittelachse der fluchtend miteinander verbundenen Stekkerhülsen zur Deckung. Dies hat den Nachteil, daß nach jedem Auflösen und Wiederherstellen der Verbindung wieder neu justiert werden muß. Lediglich für den Spezialfall, daß die Exzentrizität der Faser bezüglich der Faserendhülse gleich der der Faserendhülse bezüglich der Steckerhülse ist, lassen sich die

ao optischen Achsen der Faserenden auf die Mittelachse der Steckerhülsen justieren, so daß sie, in dieser Lage fixiert, bei jedem neuen Zusammenstecken der Verbindung wieder genau fluchten.

Außerdem erfordert eine spielfreie Flächenlage-

!»5 rung der Faserendhülse in der Steckerhülse eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit, so daß außerhalb von Laboranwendungen eine derartige Lösung kaum wirtschaftlich einsetzbar sein wird.

Aus der DE-OS 23 58 785 ist ferner eine justierbare Kopplungsvorrichtung für optische Bauelemente bekannt. Diese Kopplungsvorrichtung wird vorzugsweise dann verwendet, wenn von zwei optisch miteinander zu verbindenden Bauelementen eines unbeweglich befestigt ist und das andere an das festgelegte

Bauelement durch entsprechendes Justieren ankoppelbar sein soll. Bei dem fest montierten optischen Bauelement kann es sich beispielsweise um einen Halbleiterlaser, eine integrierte optische Verteilerschaltung oder die Lichtleitfaser eines abgemantelten Kabels handeln, die jeweils eine Hälfte der Kopplungsvorrichtung darstellen.

Die andere Hälfte dieser Kopplungsvorrichtung enthält stets das Ende einer Lichtleitfaser, welche innerhalb eines zylindrischen Steckerteiles exzentrisch festgelegt ist. Das Steckerteil selbst wird um seine Längsachse drehbar von einem im wesentlichen zylindrischen Steckerexzenter aufgenommen, dessen das Steckerteil mit der Lichtleitfaser enthaltende Bohrung außerhalb seiner Achsmitte angeordnet ist. Der Stekkerexzcnter selbst ist ebenfalls um seine Längsachse drehbar zentrisch in einer Exzenterführung gelagert. Bei einer Drehung des Steckerteiles um seine Längsachse bewegt sich zwangsläufig auch die Stirnfläche der Lichtleitfaser kreisförmig um den Mittelpunkt des Steckertcils. Dieser Mittelpunkt wiederum bewegt sich seinerseits bei Drehung des Steckerexzenlers um seine Längsachse, kreisförmig um dessen Mittelpunkt. Hierbei wird durch eine Überlagerung der Drehbewegungen von Steckerteil und Steckerexzenter erreicht, daß die Stirnfläche der Lichtleitfaser innerhalb gewisser Grenzen jede beliebige Position einnehmen kann. Um aber die Stirnfläche der Lichtleitfaseroptimal auf die komplementäre Koppellläche justieren zu können, ist es erforderlich, daß das festgelegte optische Bauelement wenigsk n»· grob ausgerichtet innerhalb des Flächenhereichs angeordnet sein muß. der durch die Justierbewegungen der in ihrer Lage veränderlichen Lichtleitfaser erreichbar ist.

Die Kopplungsvorrichtung erfüllt ihren Zweck, sofern eine einmal vorgenommene optische Kopplung ihrer Hälften nicht mehr oder nur sehr selten getrennt und wieder hergestellt wird, da jede erneute Verbindung stets auch wieder zeitaufwendige Justierarbeit erfordert.

Der DE-OS 21 5^ 327 ist ebenfalls eine Vorrichtung entnehmbar, die zur Justierung zweier optischer Bauelemente dient. Diese Bauelemente können beispielsweise Lichtleitfasern sein, die jeweils exzentrisch innerhe'i) eines zylindrischen Führungsstiftes festgelegt sind. Diese Führungsstifte stecken in einem Gehäuse, das auf zwei gegenüberliegenden Seiten gegeneinander versetzt eingebrachte Bohrungen zur Aufnahme je eines solchen Führungsstiftes aufweist. Dadurch, daß die Lichtleitfasern in einem festen Abstand um räumlich gegeneinander versetzte Achsen der Führungsstifte gedreht werden können, lassen sich die Stirnflüchen der beiden Lichtleitfasern zur Dekkung bringen. Die Führungsstifte werden nach der optimalen Ausrichtung ihrer Lichtleitfasern in den Bohrungen dos Gehäuses arretiert

Obwohl die Arretierung der Führungsstifte bei dieser Vorrichtung lösbar ausgebildet sein kann, ist eine Trennung und gezielte Wiederherstellung der ursprünglich optimalen Kupplungsverbindung ohne erneute Justierung nicht möglich.

Aufgabe

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der sich die optischen Achsen der zu verbindenden Faserenden immer auf die mechanische Mittenachse der zugehörigen Steckerhülse einstellen lassen und bei der keine Flächenlagerung der zu bewegenden Teile erfolgt.

Lösung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteranspriichcn.

Beschreibung

Die Erfindung wird nun anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispicls näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine der Stcekerhülsen für die erfindungsgemaße Verbindungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Steckerhülse nach Fig. 1,

Fig. 3 die gesamte Verbindungsvorrichtung teilweise längsgeschnitten, und

Fig. 4 eine Ausführungsform der Steckeraufnahme ;ius Fig. 3 im Querschnitt.

Die Fig. 1 zeigt eine Steckerhülse 1 mit einem kreisförmigen äußeren Querschnitt 2. Innerhalb einer exzentrischen Bohrung 3 der Steckerhülse befindet sich die zylindrische Faseiendhülse 4 mit eingegossener Faser 5, deren Faserkern 6 im allgemeinen exzentrisch bc/üelich des Mittelpunktes Fdes Querschnitts der Fasen mlluilsc 4 liegt. Erfindungspemäß ist die FaserendhuiM 4 mittels eines Kugel- oder Rollenkäfig!·» 7 in der Huhiung 3 der Steckerhülse 1 gelagert. Minimal sind in eine ι Ebene drei Kugeln oder Rollen 8 erforderlich, die mittels des Kugel- oder Roilenkäligs 7 L'leichmiißit enil.inj! eiern Umfang der Bohrung 3 verteilt sind und auf konstanten Abstand gehalten werden. Falls ein Rollenkäfig verwendet wird und die Rollen im Verhältnis zur Mantellänge der Faserendhülse und der Steckerhülse lang genug gefertigt werden können, so genügen drei Rollen. Falls ein Kugelkäfig verwendet wird, so sind entlang der Mantelfläche in zwei parallelen Ebenen jeweils drei Kugeln vorzusehen, wie Fig. 2 zeigt. Mindestens eine Roiie oder Kugel 8 hat einen anderen Durchmesser als die

ίο anderen in der gleichen Querschnittsfläche liegenden, so daß immer der Mittelpunkt F der Faserendhülse gegenüber dem Mittelpunkt B der Bohrung 3 der Steckerhülse verschoben ist.

Bei dieser Anordnung lassen sich die Steckerhülse 1, der Rollen- oder Kugelkäfig 7, im folgenden kurz Käfig genannt, und die Faserendhülse 4 relativ zueinander bewegen. Dies bedeutet zwei Freiheitsgrade der Justierung, da ein Teil als Bezugsteil immer als fest zu betrachten ist. Damit läßt sich die optische

»0 Achse der Faser in einem relativ großen Bereich beliebig parallel zu sich selbst verschieben, so daß der Faserkern 6 mit dem Mittelpunkt S der Steckerhülse zur Deckung gebracht werden kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die optische Achse des Faserendes ist nun

»5 gleich der Achse der Steckerhülse. Diese Justierung erfolgt unter einem Mikroskop.

Die Fig. 2 zeigt nun eine der Steckerhülsen der Verbindungsvorrichtung im Längsschnitt. Das Ende der Faser S mündet in die Faserendhülse 4. Durch Planschleifen und Polieren ist dafür gesorgt, daß die Stirnfläche der Faserendhülse 4 und die der Faser 5 eine einzige Ebene bilden. Zwischen der Faserendhülse 4 und der Steckerhülse 1 befindet sich der Kugelkäfig 7, der an seinem vorderen und hinteren Ende jeweils die drei Kugeln 8 enthält. Beim gewählten Längsschnitt liegt jeweils die untere Kugel in der Zeichenebene. Die Schnittfläche am oberen Rand dei Steckerhülse list deutlich größer als an ihrem unteren Rand, da die zur Aufnahme der Faserendhülse vorgesehene Axialbohrung der Steckerhülse 1, wie erwähnt, exzentrisch ist. Der äußere Umfang der Stekkerhülse 1 enthält eine Haltenut 9, in die eine Feder der Verbindungsvorrichtung einrasten kann, wie noch anhand der Fig. 3 erläutert wird. Zur gegenseitigen Fixierung der beweglichen Teile wie Steckerhiilsc 1, Käfig 7 und Faserendhülse 4 ist am hinteren Ende der Steckerhülse 1 eine Griffhülse 10 vorgesehen. Diese enthält Gewindebohrungen mit Schrauben 11,12 und 13. Im Abstand von 120° zu jeder der Schrauben 11, 12 und 13 sind über den Umfang der Griffhülse verteilt jeweils zwei weitere Schrauben vorgesehen, die jedoch nicht gezeigt sind, da sie nicht in der Zeichenebene liegen.

Die gesamte Verbindungsvorrichtung zeigt nun die Fig. 3. Die Stecker nach Fig. 1 und 2 sind dabei nur in der Seitenansicht gezeigt, wogegen die sie verbindende Steckeraufnahme 14 im Längsschnitt dargestellt ist. Einen Querschnitt der Steckeraufnahme 14 zeigt Fig. 4.

Wie bereits erwähnt, dient die Steckeraufnahme 14 dazu, die beiden gleich gebauten Stecker, die anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, derart miteinander zu verbinden, daß ihre Stirnseiten glatt gegenseitig anliegen und ihre Längsachsen miteinander fluchten. Dazu sind längs der Steckeraufnahme 14 in gleichem Abstand zu ihrer Mittelachse zwei Lagerrollen 15 und 16 vorgesehen, die in Längsbohrungen der Innenwand der Steckeraufnahme 14 liegen und etwas

in deren Innenraum ragen (Fig. 4). Diese Lagerrollen bilden für die beiden zu verbindenden Steckerhülsen 1 rine gemeinsame Zweilinienlagerung, so daß die Längsachsen der auf den Lagerrollen liegenden Stekkerhülsen miteinander fluchten. Die beiden so gelagert von beiden Seiten in die Steckeraufnahme 14 geführten Stcckcrh Ken 1 werden nun in der Stellung, in der ihre Stirnflächen aneinandergrenzen, mittels einer Blattfeder 17 zusammengehalten, deren Enden in die entlang dem Umfang jeder Steckerhülse I vorgesehenen Haltenuten 9 einrasten. Diese Verbindung ist, wie verlangt, leicht lösbar. Die Blattfeder 17 ist mit einer Schraube 18 an der Außenfläche der Stekkeraufnahme 14 befestigt, von wo ihre Enden durch Durchbohrungen 19 und 20 in den Innenraum ragen. Falls vor dem Zusammenstecken der beiden Stecker die optische Achse der in ihnen befindlichen Faser in der anhand von Fig. 1 geschilderten Weise auf die Achse der Steckerhülse justiert worden ist, so treffen sich iiuch die Enden der gemäß Fig. 3 miteinander ao verbundenen Fasern 5, so daß an der Verbindungsstelle ein verlustarmer Lichtübergang gewährleistet ist. Der Querschnitt durch die Steckerhülse 1 selbst in Fig. 4 entspricht genau dem in Fig. 1 gezeigten und braucht daher nicht nochmals erläutert zu werden.

Bezugszeichenliste

1 Steckerhülse

2 äußerer Querschnitt der Steckerhülse

3 exzentrische Bohrung der Steckerhülse

4 Fase 1 endhülse

5 Faser

6 Faserkern

7 Kugel- oder Rollenkäfig

8 Kugeln oder Rollen

9 Haltenut

10 Giiffhülse

11 Schraube in der Griffhülse

12 Schraube in der Griffhülse

13 Schraube in der Griffhülse

14 Steckeraufnahme

15 Lagerroüe

16 Lagerrollc

17 Blattfeder

18 Schraube

19 Durchbohrung der Steckeraufnahme

20 Durchbohrung der Steckeraufnahme

F Mittelpunkt der Querschnittsfläche der Faserendhülse

B Mittelpunkt der Bohrung ."> Mittelpunkt der Steckerhülse

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Endes einer Lichtleitfaser mit einem Ende einer anderen Lichtleitfaser, wobei die Faserenden jeweils unzentriert in eine zylindrische, um ihre Achse drehbare Faserendhülse eingegossen sind und die Faserendhülse in einer exzentrischen zylindrischen Bohrung einer zylindrischen Steckerhülse derart gelagert ist, daß die Achsen der Faserendhülse und der Steckerhülse zueinander parallel sind, und wobei die Steckeraufnahme der Verbindungsvorrichtung die zylindrischen Stekkerhülsen, die die zu verbindenden Faserenden enthalten, miteinander fluchtend verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Faserendhülse (4) mittels e^;nes für sich drehbaren Kugel- oder Rollenkäfigs (7) mit mindestens drei Kugeln oder Rollen (8), von dessen Kugeln oder Rollen (8) mindestens eine einen anderen Durchmesser als die anderen hat, in der exzentrischen, zylindrischen Bohrung (3) der zugehörigen Stekkerhiilse (1) gelagert ist. derart, daß die Achse (S) der exzentrischen, zylindrischen Bohrung (3) der Steckerhülse (1) und die Achse (F) der Faserendhülsc (4) gegeneinander verschoben sind (Fig. 1).

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der zu verbindenden Faserenden (S) eine Griffhülse (10) vorgesehen ist, die Mittel (11,12,13) enthält, um die Faserendhülse (4), den Rollen- oder Kugelkäfig (7) und die Steckerhülse (1), die gegeneinander beweglich sind, gegeneinander zu verriegeln (Fig. 2).

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckeraufnahme (14) derart ausgebildet ist, daß die beiden Steckerhülsen (1) koaxial zusammenführbar sind, und daß eine Rastvorrichtung (9, 17, 18, 19, 20) vorgesehen ist, die die zusammengeführten Steckerhülsen (1) mit ihren Stirnseiten aneiniindergrenzcnd zusammenhalt.