DE2741585B2 - Einschubsteckverbindung fur Lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gerätesteckverbindung für einen oder mehrere Lichtwellenleiter mit entsprechenden Gegenpolen, vorzugsweise für die Verbindung von Sende- oder Empfangseinsätzen oder Einschüben mit Amtskabeln der Nachrichtentechnik. Die Nachrichtenübertragung mit Lichtwellen auf Glasfasern wird wegen der großen Übertragungsbreite und der Unempfindlichkeit gegen elektrische und magnetische Störungen mehr und mehr eineesetzt. Dabei werden an den Enden der Lichtwellenleiterkabel geeignete Glasfaserverbindungen benötigt, die mit möglichst geringer Dämpfung ankommende Lichtsignale auf ein fortsetzendes Glasfaserkabel oder eine Empfangseinrichtung übertragen, die die Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt Die gleichen Probleme bestehen für die Ankoppelung von Sendeeinrichtungen, die in Lichtsignale umgewandelte elektrische Signale auf die Glasfaserstrecke schicken. Solche Übergänge werden

ίο vorzugsweise in Amtsgestellen der Nachrichtentechnik entstehen, bei denen nach der heute üblichen Bauweise an genormten Anschlußkonsolen die verschiedensten Einsätze oder Einschöbe angeschlossen und befestigt werden können. Die dort vorgesehenen Verbindungsstellen sind durchwegs zur Erzielung einer rationellen Fertigungs-, Montage- und Betriebstechnik steckbar ausgebildet.

Bei bekannten Anordnungen zur Verbindung der aktiven Enden von optischen Nachrichtenübertragungsmitteln werden diese in eine möglichst eng tolerierte Kapillare eines Teiles von beiden Seiten eingeführt, so daß der Versatz der Flächen gegeneinander, der die Dämpfung des Überganges beeinflußt, allein von der Genauigkeit der Passung abhängig gemacht wird.

Derartige Anordnungen eignen sich aber nicht zur schnellen Herstellung einer lösbaren Steckverbindung, da die Empfindlichkeit der Glasfaserenden eine sehr sorgfältige Einführung verlangt.

Zweck der Erfindung ist es, eine Steckverbindung herzustellen, die bei hoher Genauigkeit der Achsflucht der optischen Flächen zueinander und einem ausreichenden Andruck der Flächen aneinander eine leichte Verbindbarkeit bei ausreichendem Schutz der Faserenden ermöglicht.

Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß die Enden des Lichtwellenleiterkabels mit Steckern versehen sind, die beweglich und federnd in einer Aufnahme angeordnet sind und daß der Einschub mit Anschlußelementen versehen ist, die mit formschlüssigen Führungen die Stecker beim Herstellen der Verbindung selbstzentrierend umfassen, wobei die in den Anschlußelementen enthaltenen Wandler oder Lichtwellenleiter in Achsrichtung federnd gelagert sind und die Federkräfte der Stecker und der in den Anschlußelementen gelagerten Wandler oder Lichtwellenleiter gegeneinander gerichtet sind. Erster Vorteil des Steckers ist der Schutz des empfindlichen Endes der Lichtleitfaser gegen mechanische Beschädigungen. Er gibt ihr aber auch eine ausreichende Stabilität, um den auftretenden Kräften

so bei der Herstellung, während des Steckvorganges und in gestecktem Zustand einer Steckverbindung ausreichend Widerstand zu leisten, wobei, um ein möglichst genaues Fluchten der Achsen zu erreichen, die Passungstoleranzen so eng wie möglich sein müssen. Weiterhin vorteilhaft ist die bewegliche Anordnung des Steckers in einer Aufnahme, die seitliches Ausweichen gegenüber Lageungenauigkeiten der Aufnahme bzw. Ausgleichen von Toleranzabständen verschiedener Stecker zueinander und gegenüber den Aufnahmen ermöglicht, so daß auch mehrere Stecker in einer Aufnahme vorgesehen werden können, ohne daß die Montagearbeit dadurch schwieriger wird. Die in Achsrichtung federnde Lage des Steckers in der Aufnahme hat den Vorteil des Ausgleichs der Längentoleranzen und gewährleistet den Andruck der Stirnflächen der zu verbindenden Elemente. Insbesondere ist es leicht möglich, die Andruckkraft an den einzelnen aktiven optischen Flächen durch die jeweils geringere Federkraft zu hestimmen. Ha Hie

Anschlußelemente in den enthaltenen Wandler oder Lichtwellenleiter zu starkem Druck der Stecker bei größerer Federkraft oder Toleranz des Steckers ausweichen können.

Neben den bisher erwähnten Vorteilen hat der Stecker aufgrund seiner Führungslänge und seiner Stabilität gegenüber den bisherigen Zusammenführungen von Lichtleitern in mehr oder weniger stark tolerierten Kapillaren den Vorteil, daß er Neigungen der Stirnfläche gegenüber der Achse so gut wie ausschließt, wobei die Anschlußelemente mit langen formschlüssigen Führungen den jeweiligen Stecker suchen, in die richtige Einführungsiage bringen und beim Ineinanderschieben auf die richtige Achslage zentrieren.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Aufnahme Teil einer gestellseitigen Konsole sein, die mit Halte- und Befestigungselementen für den Einsatz und weitere Steckverbindungen für koaxiale und symmetrische Leitungen versehen ist. Auf diese Weise können in besonders zweckmäßigen Ausführungsformen Sende- und Empfangseinrichtungen für den Übergang von Lichtwellenleitern auf symmetrische oder unsymmetrische elektrische Leitungen und umgekehrt vorgesehen und in genormten Teilen geführt und befestigt werden.

Zweckmäßig können die Stecker und die Führungen mit enger Passung konzentrisch ausgebildet Nein. Die Herstellung von konzentrischen Paßformen ist, wie bekannt, leichter als andere formschlüssige Passungen und ermöglicht größere Genauigkeit. jo

Nach einem weiteren Gedanken der Erindung können die Teile, die in den Anschlußelementen enthalten sind, in ihrer Lage zur Achse justierbar sein. Es handelt sich dabei um Wandler, die elektrische Signale in optische oder umgekehrt umsetzen oder um Fortsetzungen von Lichtwellenleitern. Insbesondere bei Sendedioden ist die genaue Ankoppelung der aktiven Diodenfläche ?n die Lichtwellenleiter ein Problem, da die aktive Fläche sehr klein und im Herstellvorgang nicht immer konzentrisch zur Außenform angeordnet werden kann. Eine Diode, die dann in einer Hülse mit Spielpassung eingesetzt ist und über am Umfang verteilte Einstellelemente, beispielsweise Gewindestifte, in ihrer Lage zur Achse und durch weitere Einstellschrauben auch in ihrer Neigung zur Achse justierbar ist, erfüllt die Forderungen auf dämpfungsarme Übergänge besonders gut. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Federkräfte der Stecker und/oder der Anschlußelemente durch Magnetkräfte ergänzt oder ersetzt sein. Eine derartige Ausführung der Erfindung erlaubt einmal eine genaue Bestimmung der Andruckkräfte durch die Dosierung der Magnetkräfte. Daneben kann die Magnetisierangsrichtung der Magnete zur Verbesserung der Zentrierung der Teile beitragen. Schließlich ist es auf diese Weise möglich, verschiedene Stecker durch die Polung zu codieren, so daß das Einführen eines falschen Steckers nicht zur Herstellung einer Verbindung führt, da, wenn die Magnete einander abstoßen, ein bestimmter Mindestabstand zwischen den Glasflächen erzeugt wird, der eine Verbindung verhindert.

Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, können die Führungen der Anschlußelemente im Bereich der Glasflächen mit seitlichen Entlüftungsbohrungen versehen sein. Das Einführen eines Steckers in eine enge Passung wird immer einen gewissen Überdruck erzeugen, vergleichbar mit einem Pumpensind, durch Spielraum zwischen Kolben und Zylinder, d. h. im vorliegenden Falle, zwischen Stecker und Führung entweichen muß. Wenn aber Entlüftungsbohrungen vorgesehen sind, deren inneres Ende im Bereich der Glasflächen liegt so wird der vom Stecker erzeugte Luftdruck als Luftstrom über die Glasflächen streichen und diese dabei reinigen.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform kann die Passung zwischen Stecker und Anschlußelement von zylindermantelartigen Hüllen gebildet werden, deren offene Seite in Achsrichtung über die Glasflächen hinausragen. Durch diese Formgebung werden sowohl der Stecker als auch das damit zu verbindende Kabel oder die Wandler in topfartigen, beispielsweise aus Künststoff gebildeten Fassungen gelagert, die den Glasflächen Schutz gegen Berührung und Verschmutzung schon vor dem Zusammenstecken bieten.

Für kleinere Einsätze können die formschlüssigen Führungen vorteilhaft auch so ausgebildet werden, daß sie die Halterung des eingeführten Gerätes sind. Diese Ausbildung erlaubt beispielsweise durch eine Verstärkung der Führungselemente den Verzicht auf zusätzliche Halterungen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den im folgenden dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werdeii. Es zeigt die

Fig. 1 und 2 den Ausschnitt eines Gestelles mit konsolenartigen Aufnehmen,

F i g. 3 einen Geräteeinsatz,

Fig.4 den Glasfaseramtskabelanschluß an eine Sendediode,

F i g. 5 einen Schnitt durch die zusammengeführte Steckverbindung,

Fig. 6 konstruktive Einzelheiten der Steckverbindung,

F i g. 7 und 8 zwei Steckverbindungen auf Leilerplaiten,

Fig. 9 und 10 konstruktive Einzelheiten der Steckverbindung mit einer Sendediode und

F i g. 11 den Steckeranschluß an eine Empfangsdiode.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ansicht und eine Seitenansicht eines Gestelles 1 in dem Konsolen 2 zur Aufnahme von in Fig. 3 dargestellten Einsätzen 3 vorgesehen sind. In dem Gestell sind die Glasfasersteckanschlüsse 4 und weitere Steckanschlüsse 5 und 6 für koaxiale oder symmetrische Leitungen vorgesehen. Sie alle sind in einer plattenartigen Aufnahme 7 befestigt und stehen entsprechenden Anschlußelementen 8,9 und 10 im Einsatz 3 gegenüber.

Fig.4 zeigt einen Schnitt durch die Verbindung zwischen einem Stecker 4 und dem entsprechenden Anschlußelement 8. Die plattenartige Aufnahme 7 ist mit einer Bohrung 11 versehen, die erheblich größer ist als die den Stecker 12 umfassende Metall- oder Kunststoffhülse 13, so daß diese in der Aufnahme seitlichen Bewegungsspielraum hat. An einem ausgeformten Absatz der Hülse 13 liegt eine zylindrische Druckfeder 14 an, deren andere Seite sich an der Aufnahme abstützt und der Hülse auch eine axiale Bewegungsmöglichkeit bietet. Der metallische Stecker 12, der in einer Kapillare die Glasfaser führt, ist in der Hülse 13 mit einem Stift 15 und einem Ring 16 in seiner La^c fixiert. Sein über die starre Führung hinausragendes Ende 17 ist von einem zylindermantelartigen Teil 18 der Hülse 13 umgeben, die die Glasfaser vor jeder Berührung schützt. Kegelmantelartige Flächen 19 und 20 bieten dem einzuführenden Anschlußelement, das in

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bildet, Abgleitflächen, die ebenso wie ein konischer Bereich 22 am vorderen Ende des Steckers 12 der selbsttätigen Zentrierung beim Zusammenführen der Steckverbindung dienen. Dies wird unterstützt durch weitere konische oder trichterförmige Bereiche 23 und 24 der Führung 21, die im rückwärtigen Bereich eine Aufnahme für eine Empfangsdiode 25 bildet. Das Anschlußelement ist mit einem Gewindering 26 in der Gehäusewandung 27 des Einsatzes 3 befestigt. Über eine weitere Mutter 28 wird die Diode 25 mit Hilfe einer Feder 29 und einer Führungsbuchse 30, in der sie koaxial justiert ist, gegen eine Schulter 31 des Anschlußelements gedrückt. Beim endgültigen Einführen des Steckers kann die druckempfindliche Diode 25 bei Berührung ausweichen. Die Andruckkrafi zwischen Stecker 12 und der Diode 25 wird allein durch die Kraft der Feder 29 bestimmt.

In Fig. 5 wird der in der Aufnahme 7 angeordnete Stecker 12, dessen hier anders ausgebildete Metall- oder Kunststoffhülse 32 über eine Feder 33 in der Bohrung 11 beweglich und federnd gelagert ist, über trichterförmige Flächen 34 des Anschlußelementes 35 eingeführt und mit dem entsprechenden Element 36 einer Sende- oder Empfangsdiode oder einer Fortsetzung des Glasfaserkabels verbunden. Die Glasfaserstirnflächen 37 und 38 sind sowohl im Stecker als auch im Anschlußelement von je einem Dauermagneten 39 und 40 umgeben, die bei entsprechend schwacher Ausbildung der Feder 33 die Andruckkraft bestimmen. Der hier dargestellte Fall eignet sich besonders gut für eine Vielzahl von Steckverbindungen, die auch seitenverkehrt eingesteckt werden könnten. In diesem Fall kann mit Hilfe der beiden Magneten 39 und 40 die Steckverbindung codiert werden, so daß bei seitenverkehrten Einstecken durch gegeneinander gerichtete Magnetkräfte ein geringer Abstand zwischen Stecker und Anschlußelement aufrechterhalten wird, und kein Übergang stattfindet. Für den Fall der magnetischen Verbindung des Einschubes der nicht seitenverkehrt eingebracht werden kann, genügt der Dauermagnet 40, der den Stahlstecker in sein Magnetfeld ziehen würde.

In F i g. 6 ist der Schutz der Glasflächen des Steckers 41 bzw. des Anschlußelementes 42 durch zylindermantelartige Metall- oder Kunststoffteile 43 und 44, die die Glasflächen überragen, besonders gut zu erkennen. Außerdem läßt die Figur Entlüftungsbohrungen 45 erkennen durch die die beim Einführen des Steckers 12 in die Passung 46 verdrängte Luft entweicht und dabei die Glasfläche 42 überstreicht und reinigt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Kopplung derartiger Amtsstecker mit einer Leiterplatte 47. Dabei sind die entsprechenden Anschlußelemente 48 in F i g. 7, die die Sende- oder Empfangsdiode enthält, oder eine Buchse 49 in Fig.8, auf der Leiterplatte befestigt und schwallgelötet. In Fig.8 ist mit 50 eine Diode bezeichnet die direkt auf der Leiterplatte 47, die auch eine flexible gedruckte Schaltung sein kann, mit ihren elektrischen Anschlüssen befestigt und schwallgelöte ist.

Die in Fig. 9 dargestellte Konstruktion einei Diodenhalterung und deren Verbindung mit den Amtssteckeranschluß ist insofern anders ausgebildet all es sich hier um eine Sendediode 51 handelt, deren aktiv« Fläche besonders klein und nicht immer konzentrisch ist, so daß eine Justierung gegenüber Glasfaser 5i erforderlich ist. Während in Fig.4 der Stecker Ii

ίο unmittelbar bis zur Diodenfläche bewegt wird, trifft dei gleiche Stecker 12 in Fig.9 in dem einschubseitiger Metall- oder Kunststoffteil 21, das über den Gewinde ring 26 mit dem Gehäuse 27 des Einschubes odei Einsatzes gekontert ist, mit einem weiteren Stecker 53 zusammen. Dieser führt die Glasfaser 52 von dei Berührungsstelle 54 der beiden Stecker bis in der Bereich der Sendediode über eine Gewindehülse 55, die im Anschlußelement 24 eingeschraubt und mit Hilfe eines Gewinderinges 56 gekontert werden kann. Übei sie wird die mit »a« bezeichnete Entfernung dei Diodenstirnfläche von der Glasfaserstirnfläche auf NuI justiert. Die Glasfaser ist in ihr mit einem alterungsbeständigen Kleber 57 oder, wie in der Einzelheit zu »b« ir F i g. 10 gezeigt ist, über eine Glashülse 58, die in einei Kapillare die Glasfaser führt, befestigt. Die letztere Lösung verhindert das Auftreten von Kräften durch größere Temperaturschwankungen, die eine Einschränkung der Glasfasereigenschaften zur Folge haber könnten. Die Berührungsstelle der Glasfaserstirnflächer kann durch ein Fenster 68 beobachtet werden. Dabei isi Mit sowohl möglich, durch das Fenster 68 die Glasfaser mit einer Manipulatorzunge radial einzustellen, als auch die Justierung der Sendediode 51 vorzunehmen. Das Fenster 68 kann durch einen Schi.ber 59 der in einer Nut 60 der Gewindehülse 55 läuft, verschlossen werden Die Sendediode ist fest in einem Metall- oder Kunststoffteil 61 gehalten, das mit Spiel in einer Passung der Gewindehülse 55 angeordnet ist und mit Hilfe von drei um 120° versetzten Gewindestiften 62 auf einer optischen Bank in seiner Achslage justiert werden kann. Mit Hilfe dreier weiterer Gewindestiften 63 kann die aktive Diodenfläche gegenüber der Achse gekippt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispie! der Kupplung eines Steckers mit einer Empfangsdiode zeigt F i g. 11, wobei die Diode 64 ohne Federung im Anschlußelement 21 mit Hilfe der Mutter 28 und einem Stützring 65 und das Anschlußelement 21, ebenso wie in Fig.4, über den Gewindering 26 im Gehäuse 27 des Einschubes oder Einsatzes 3 gehalten ist. Der zylindermantelartige Bereich 18 des Metall- oder Kuststoffteiles 13 in F i g. 4 ist hier durch einen aufschraubbaren Zylinder 66 ersetzt. Das Anschlußelement 21 enthält als Besonderheit die er Konstruktion seitliche Lüftungsbohrungen 67, die die beim Einschub verdrängte Luft nach Überstreichen der aktiven Glasfläche der Diode abführen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gerätesteckverbindung für einen oder mehrere Lichtwellenleiter mit entsprechenden Gegenpolen, vorzugsweise für die Verbindung von Sende- oder Empfangseinschüben mit Amtskabeln der Nachrichtentechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Lichtwellenleiterkabels mit Steckern (12) versehen sind, die beweglich und federnd in einer Aufnahme (7) angeordnet sind und daß der Einschub (3) mit Anschlußelementen (8) versehen ist, die mit formschlüssigen Führungen (21) die Stecker (12) beim Herstellen der Verbindung selbstzentrierend umfassen, wobei die in den Anschlußelementen (8) enthaltenen Wandler (25) oder Lichtwellenleiter in Achsrichtung federnd gelagert sind und die Federkräfte (14, 29) der Stecl-er (12) und der in den Anschlußelementen (8) gelagerten Wandler (25) oder Lichtwellenleiter gegeneinander gerichtet sind.

2. Geräiesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (7) Teil einer gestellseitigen Konsole (2) ist, die mit Haite- und Befestigungselementen für den Einsatz und weiteren Steckverbindungen für koaxiale und symmetrische Leitungen versehen ist.

3. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker (12) und die formschlüssigen Führungen (21) mit enger Passung konzentrisch ausgebildet sind.

4. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Anschlußelementen enthaltenen Wandler (25,64) oder Lichtwellenleiter in ihrer Lage zur Achse justierbar sind.

5. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Stecker erheblich größer ist, als die Federkraft der Anschlußelemente.

6. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte der Stecker und/oder der Anschlußelemente durch Magnetkräfte (39,40) ergänzt oder ersetzt sind.

7. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen im Bereich der Glasflächenberührungen mit seitlichen Entlüftungsbohrungen (45,67) versehen sind.

8. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Passung zwischen Stecker und Anschlußelement von zylindermantelartigen Hülsen (18,21,43,44) gebildet werden, deren offene Seiten in Achsrichtung über die Glasflächen hinausragen.

9. Gerätesteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssigen Führungen Halterung des eingeschobenen Gerätes sind.