DE2747203C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschließen eines optischen Faserkabels und zum Anbringen einer opti­ schen Kupplung, bei dem das Ende des Kabels radial derart zusammengedrückt wird, daß das Kabel verformt wird, nach dem Patent 26 30 730 sowie ein Werkzeug zum Abschließen eines optischen Faserkabels.

In einem kompletten optischen Übertragungssystem, das mit einzelnen Faserkabeln arbeitet, ist es notwendig, der­ artige Kabel untereinander als auch mit optoelektronischen Geräten zu koppeln. Ein wesentliches Problem bei derarti­ gen Faserkabeln besteht darin, eine exakte axiale Fluch­ tung zwischen den gekoppelten Faserkabeln zu erhalten. Die Faserkabel haben üblicherweise nur einen Durchmesser von einigen tausendstel Millimeter und somit ergibt schon eine geringe axiale Versetzung zwischen zwei Faserkabeln einen erheblichen Lichtverlust.

Aus der DE-AS 15 72 548 ist für einen Lichtleiter einer Faseroptik, der aus einer Anzahl von Glasfasern be­ steht, ein Anschlußorgan bekannt, das zwei verformbare Ab­ schnitte aufweist, die durch einen dazwischenliegenden Ab­ schnitt miteinander verbunden sind. Die beiden verformbaren Abschnitte umfassen unterschiedliche geformte Teile bzw. Querschnitte des Lichtleiters. Der erste verformbare Abschnitt weist auf seiner Innenfläche eine Kunststoffeinlage auf, die über das freie Ende des ersten Abschnittes vorsteht.

In dem US-Patent 38 46 010 ist ein Verbindungsstück zum Verbinden zweier optischer Faserbündel von Lichtwellenleitern beschrieben. Die Endabschnitte der Faserbündel sind in den Öffnungen einer ersten und zweiten Zwinge angeordnet, wobei die Öffnungsformen und -abmessungen derart gewählt sind, daß die Glasfasern jedes Bündels eine dicht gepackte Anordnung bilden. Die beiden Zwingen sind so zusammengefügt, daß die Umfänge der Öffnungen aneinander angrenzen, wodurch die korrespondierenden einzelnen Fasern der beiden Bündel mit­ einander fluchten.

Bei den bekannten Verbindungs- bzw. Anschlußstücken handelt es sich jeweils um solche für Faserbündel von Lichtwellenleitern, nicht jedoch um Anschlußstücke für einen Lichtwellenleiter, der aus einer einzelnen Glasfaser besteht.

Es ist bekannt, ein Faserkabel in einen Ringstein ein­ zupassen, der in einer äußeren Zwinge befestigt ist, die einen Teil eines Verbindungsstiftes bildet. Als Ringsteine werden im allgemeinen Edelsteine, wie sie bei Uhren einge­ setzt werden, verwendet. Diese Ringsteine besitzen eine krapfenähnliche Form mit sehr genauen Abmessungen und mit einer exakt konzentrischen Bohrung. Der Durchmesser des Faserkabels, das von seiner Schutzhülle befreit ist, wird gemessen und der Ringstein mit der entsprechenden Bohrung ausgewählt, die einen Paßsitz auf dem Faserkabel ergibt. Das optische Faserkabel wird dann in der äußeren Zwinge befestigt und der Ringstein längs dem Kabel bis in eine Ausnehmung am Ende der Zwinge verschoben. Wegen der ge­ nauen Abmessungen des Ringsteins wird das Faserkabel in­ nerhalb der äußeren Zwinge mit hoher Genauigkeit koaxial gehalten. Durch Vergießen und Nachbehandeln der Faser­ enden mit einem Klebemittel, wie beispielsweise Epoxyharz, werden die einzelnen Faserkomponenten miteinander verbunden und die Abschlußfläche durch Polieren des Endes des Faser­ kabels und durch Glätten des Ringsteines angefertigt.

Wesentliche Nachteile dieser Technik bestehen darin, daß ein Ringstein ausgebildet werden muß, der exakt auf das Faserkabel paßt und daß ein Klebemittel verwendet wer­ den muß, um die einzelnen Faserkomponenten bzw. Faserenden zusammenzuhalten. Die Auswahl eines Ringsteins bringt inso­ fern ein Problem mit sich, weil der Durchmesser des Faser­ kabels über dessen Länge variieren kann und weil für die Anschlußstelle des Faserkabels ein passender Ringstein aus­ gewählt werden muß. Für kleine Herstellungsbetriebe ergeben sich somit erhebliche Kosten, da eine große Auswahl an Ringsteinen bereitgehalten werden muß und darüber hinaus geschultes Fachpersonal eingesetzt werden muß, das mit entsprechender Erfahrung und entsprechender Sorgfalt das Schleifen und Polieren der Faserendflächen vornimmt, da die einzelnen Faserenden sehr leicht abplatzen und durch das Verschmieren des Vergußmaterials über die Faserenden erodieren können.

Das Hauptpatent 26 30 730 betrifft unter anderem ein Verfahren zum Herstellen des Abschlusses eines opti­ schen Faserkabels und zum Anbringen einer optischen Kopp­ lung, bei dem das Ende des Kabels erhitzt und radial der­ art zusammengedrückt wird, daß die einzelnen Fasern ohne gegenseitige Verschmelzung verformt werden und jeder Zwischen­ raum zwischen den Fasern an der Kopplungsfläche weitgehend beseitigt wird. Dazu werden die Fasern in eine verformbare Zwinge eingeschoben, die auf die Fasern gedrückt wird, um diese zu verformen. Die verformbare Zwinge und die einge­ schlossenen Fasern werden zusammengedrückt, indem die verformbare Zwinge axial in ein sich verjüngendes Loch in einem Preßteil eingeschoben wird. Das Preßteil wird erhitzt, und die Zwinge und die Fasern werden gleichfalls durch Wärmeleitung von seiten des Preßteils erhitzt. Für die verformbare Zwinge wird beispielsweise Glasmaterial verwendet.

Die Faserenden werden im Paßsitz durch die Glaszwinge hindurchgeführt und die Zwinge zusammen mit den Fasern radial in das konische Loch des Preßteils eingepreßt. Daraus resultiert ein konzentrisches Bündel von Fasern, die sehr leicht mit einem entsprechenden Bündel eines weiteren Faserkabels in einer Verbindungskopplung fluch­ tend zusammengefügt werden können.

Das Werkzeug zum Herstellen eines Abschlusses eines optischen Faserkabels nach dem Hauptpatent besteht aus einem Teil mit einem sich verjüngenden Loch in der einen Fläche und aus Mitteln zum Erhitzen des Teils, wobei die Verjüngung des Loches derart ist, daß ein Bündel von optischen Fasern, die axial in das Loch hineingepreßt werden, radial zusammendrückbar ist. Das Preßteil ist aus Metall, und die Mittel zum Erhitzen des Preßteils bilden eine elektrische Heizwicklung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ab­ schließen eines optischen Faserkabels, das aus einer ein­ zelnen optischen Glasfaser besteht, zu schaffen, bei dem die Glasfaser exakt konzentrisch in der Abschlußfläche angeordnet ist sowie ein Werkzeug zum Abschließen eines Faserkabels anzugeben, das ohne Heizeinrichtungen arbeitet.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß das Kabel aus einer einzelnen optischen Glasfaser besteht, daß die blanke Glasfaser in eine verformbare Zwinge mit kon­ zentrischen Wänden eingeschoben wird, in der die Glasfaser einen engen Gleitsitz einnimmt, und daß die Zwinge und die Glasfaser in ein Teil hineingepreßt werden, das eine exakte konische Bohrung aufweist, um die Zwinge auf die Glasfaser aufzupressen.

In Ausgestaltung des Verfahrens besteht die verform­ bare Zwinge aus einem unter Druck und ohne äußere Wärme verformbaren Material.

Bei dem Verfahren wird eine äußere Metallzwinge, die im engen Paßsitz die verformbare Zwinge umschließt, auf die verformbare Zwinge aufgepreßt und werden die Längen der verformbaren Zwinge und der über das nichtzylindrische Ende der Metallzwinge vorstehenden Glasfaser abgeschliffen, und die so erhaltene Abschlußfläche wird zu einer optischen Kopplungsfläche poliert.

Ein Werkzeug zum Abschließen eines optischen Faser­ kabels zeichnet sich dadurch aus, daß es aus einer verform­ baren Zwinge mit einer Bohrung, die im engen Gleitsitz die Glasfaser umschließt und aus einem nichtbeheizbaren Teil be­ steht, das ein Loch mit konischer Bohrung zum Zusammendrücken der verformbaren Zwinge auf der Glasfaser aufweist, wenn die Zwinge axial in die konische Bohrung gedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 - einen schematischen Querschnitt eines optischen Faserkabelendes im Eingriff mit einem verformenden Werkzeug, und

Fig. 2 - einen schematischen Querschnitt eines optischen Faserkabelendes im Eingriff mit einem verformbaren Werkzeug, das ähnlich wie das Werkzeug in Fig. 1 ausgebildet ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist eine Schutzhülle 10 des Faserkabels beispielsweise über eine Länge von 2,5 cm im Bereich des Ka­ belendes entfernt. Das ungeschützte oder nackte Faserkabel wird von jedem Schutzhüllenrückstand oder von sonstigen Ver­ schmutzungen gereinigt und anschließend in die noch nachste­ hend näher erläuterten Komponenten eingefügt. Diese umfassen eine Treibzwinge 7, eine verformbare Glaszwinge 2 und eine äußere metallische Zwinge 8.

Die äußere metallische Zwinge 8 ist zu Verfahrensbeginn ein Hohlzylinder von exakter gleichförmiger Wanddicke, der nur ein geringes Zusammendrücken zuläßt. Als Material ist ein verhältnismäßig weiches Metall, wie Kupfer oder Aluminium oder Legierungen derselben, geeignet. Die Glaszwinge 2, die weiterhin als verformbare Zwinge 2 bezeichnet wird, obgleich auch die äußere metallische Zwinge 8 verformbar ist, ist in der äußeren Zwinge 8 dicht eingepaßt, ebenso in der Treib­ zwinge 7, die beide gleiche äußere Durchmesser aufweisen.

Die verformbare Zwinge 2 besitzt ein Loch oder eine Bohrung, in der das Faserkabel 1 im Gleitsitz eingeschoben ist, eben­ so wie in einem Loch der Treibzwinge 7. Falls es geringe Ab­ weichungen zwischen den beiden Bohrungen gibt, sollte die Treibzwinge 7 stets den dichteren Sitz für das Faserkabel aufweisen, wie dies in Fig. 1 leicht angedeutet ist, da diese Bohrung als eine Führung für das Einfügen des Faser­ kabels 1 in die verformbare Zwinge 2 dient.

Die drei Komponenten, die äußere Zwinge 8 und die beiden inneren Zwingen 2 und 7 werden vorab zusammengefügt. Eine Schulter 11 auf einem Flansch 9 nahe der Hinterkante der Treibzwinge ist so angeordnet, daß sie in Eingriff mit der äußeren Zwinge 8 gelangt, während die verformbare Zwinge 2 von der Zwinge 8 noch umschlossen ist.

Ein Teil 3 weist eine Bohrung 6 mit einem konischen Loch 4 auf. Das äußere Ende des konischen Lochs besitzt einen grö­ ßeren Durchmesser als den ursprünglichen Durchmesser der äu­ ßeren Zwinge 8, während das innere Ende des konischen Loches 4 einen Durchmesser hat, der um einige Tausendstel Zoll klei­ ner ist als der ursprüngliche Durchmesser der Zwinge 8. Die in Fig. 1 dargestellte Verjüngung des Loches 4 ist selbst­ verständlich stark vergrößert dargestellt, um eine bessere Übersicht zu geben.

Ein nicht dargestelltes Rammwerkzeug, das entweder manuell oder hydraulisch betrieben wird, besitzt eine Druckfläche, die während des Betriebes im Eingrriff mit der hinteren Flä­ che des Flansches 9 steht. Das Rammwerkzeug ist so angepaßt, daß es in ortsfester Beziehung zu dem Teil 3 befestigt ist, wodurch eine axiale Ausrichtung während des Betriebes auf­ rechterhalten bleibt. Das Teil 3 weist eine nicht darge­ stellte Wärme- oder Heizquelle auf, die eine Aufheizung zum Erweichen der verformbaren Zwinge 2, falls dies erforderlich ist, ermöglicht.

Für den Betrieb bzw. für die Herstellung des Abschlusses des Faserkabels 1 wird die voranstehend beschriebene Anordnung zwischen dem Teil 3 und dem Rammwerkzeug angeordnet. Falls Wärme angewandt wird, wird diese durch die äußere Zwinge 8 der Zwinge 2 zugeführt. Das Rammwerkzeug wird dann in Be­ trieb gesetzt, wodurch die äußere Zwinge 8 und die verform­ bare Zwinge 2 in die Bohrung 6 gemeinsam eingepreßt werden. Die Zwinge 8 wird radial auf die Zwinge 2 aufgepreßt, die ihrerseits auf das Faserkabel 1 aufgedrückt wird.

Sobald eine ausreichende Länge des Einführungsendes, damit ist das Ende der Anordnung gemeint, die in die Bohrung 6 des Teils 3 eingeschoben wird, in der Bohrung 6 zusammengepreßt wurde, verhindert ein Anschlag das weitere Einschieben und der auf diese Weise gebildete Verbindungsstift wird aus der Bohrung 6 herausgezogen. Die Länge der Glaszwinge 2 und der Faserkabel 1 weichen dann geringfügig von der Länge der zu­ sammengepreßten Zwinge 8 ab. Diese vorstehenden Längen der Zwinge 2 und des Faserkabels 1 werden abgeschliffen und die erhaltene Abschlußfläche poliert, um eine optische Kopplungs­ fläche zu erhalten, die genau zentrisch in der Metallzwinge 8 angeordnet ist.

Dieses Herstellungsverfahren kann geringfügig modifiziert werden, indem die Zwinge 8, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, durch eine exakt ausgebildete konische Bohrung 12 an dem Einführungsende vorgeformt wird. Die Position der äußeren Zwinge 8 wird dann durch den Sitz dieses konischen Teils in dem konischen Loch 4 des Teils 3 bestimmt. Das Rammwerkzeug stößt die Glaszwinge 2 durch die metallische Zwinge 8 hin­ durch und in die konische Bohrung 12 hinein. Diese Ausbil­ dung der Zwinge 8 wird bevorzugt, da die Zwinge 8 durch je­ des geeignete Metallbearbeitungsverfahren vorgeformt werden kann. Als Vorteil ergibt sich auch, daß eine bessere Wärme­ leitung zwischen dem konischen Loch 4 des Teils 3 und der damit in Berührung stehenden konischen Oberfläche der Zwinge 8 besteht. Ein Überstand zwischen dem hinteren Ende der Zwinge 8 und der Schulter 11 ergibt dann einen Anschlag bzw. einen Stopp für den Betrieb des Rammwerkzeuges.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist kein koni­ sches Loch in einem Teil 13 vorgesehen, sondern nur ein zy­ lindrisches Loch 16, das mit einem gewissen Spiel das zylin­ drische Ende einer Zwinge 18 aufnimmt. Die geforderte koni­ sche Bohrung für das Zusammendrücken der Glaszwinge 2 wird bei dieser Ausführungsform im Inneren der Zwinge 18 vorge­ sehen, wie Fig. 2 zeigt. Dabei handelt es sich bevorzugt um eine sich im Inneren der Zwinge 18 verjüngende Bohrung, in die die Anordnung eingeschoben wird.

Wie schon erwähnt wurde, weist die Treibzwinge 7 an ihrem hinteren Ende eine sich von außen nach innen erstreckende Verjüngung auf, die das Einfügen des Faserkabels 1 in die Durchführung der Treibzwinge 7 erleichtert. Die Treibzwinge 7 sitzt im Gleitsitz auf dem Faserkabel über ihre Länge auf, dies gilt ebenso für die Glaszwinge 2 und beide Zwin­ gen bilden je einen Paßsitz innerhalb der Metallzwinge 8, wobei das Glaskabel ohne Behinderung durch die Glaszwinge 2 hindurchgeschoben werden kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Metallzwinge 8 weggelassen werden und das Glaskabel ist dann nur in die Glaszwinge 2 als Träger eingeschoben.

Wenn die Glaszwinge 2 in das konische Loch 4 durch das Ramm­ werkzeug direkt eingepreßt wird, es ist dann natürlich auch die Treibzwinge 7 weggelassen, dann muß die Glaszwinge mit einer sich verjüngenden Einführung, ähnlich zu derjenigen in der Treibzwinge 7, versehen sein.

Die Verfahren sind im wesentlichen identisch zu denjenigen, die für Faserbündel in der Hauptanmeldung beschrieben sind, mit der Ausnahme, daß nur der Totraum zwischen dem Faserka­ bel 1 und der Bohrung bzw. Durchführung der Glaszwinge 2 entfernt wird und konsequenterweise als Faserkabel nicht in ein Polygon verformt wird, sondern zylindrisch bleibt. Wegen dem ähnlichen Vorgehen bei der Herstellung des Abschlusses von Faserbündeln kann das gleiche Werkzeug wie bei diesem Verfahren auch für die beschriebenen Verfahren verwendet werden, wobei nur ganz geringfügige Abänderungen für die beiden Ausführungsformen von Kabeln erforderlich sind.

Die beschriebene Technik ist eine direkte Anwendung der in der Hauptanmeldung beschriebenen Verfahren für optische Glas­ faserbündel, die reine Glasfasern verwenden. Einzelne Fasern von Kabeln sind des öfteren mit einer Schutzhülle umgeben, die das Material bilden, demgegenüber die interne Re­ flexion auftritt und derartige Fasern können daher nicht nach einem Verfahren verarbeitet werden, bei dem Wärme an­ gewandt wird. Um diese Beschränkung zu überwinden, wird die Glaszwinge durch eine Zwinge ersetzt, die beispielsweise nur durch Druck allein oder mit Hilfe von Wärme niedriger Temperatur, die die Plastikumhüllung nicht beschädigt, ver­ formt werden kann.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß eine verformbare Zwin­ ge, die um das Kabel zusammengedrückt wird, allein benötigt wird, da es nicht notwendig ist, die Gestalt der Faser zu ändern, wobei der angewandte Druck für das Zusammenpressen ausreicht, um die Faser dicht in ihr Abschlußteil einzufügen. Es ist offensichtlich, daß das Problem der exakten Positio­ nierung der Faser innerhalb des Abschlusses durch einen Fach­ arbeiter entfällt, da eine verformbare Zwinge verwendet wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Abschließen eines optischen Faserkabels und zum Anbringen einer optischen Kopplung, bei dem das Ende des Kabels radial derart zusammengedrückt wird, daß das Kabel verformt wird, nach dem Patent 26 30 730, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel aus einer einzelnen optischen Glasfaser (1) besteht, daß die blanke Glasfaser in eine verformbare Zwinge (2) mit konzentrischen Wänden eingeschoben wird, in der die Glasfaser einen engen Gleitsitz einnimmt, und daß die Zwinge (2) und die Glasfaser (1) in ein Teil (3, 18) hineingepreßt werden, das eine exakte konische Bohrung aufweist, um die Zwinge (2) auf die Glasfaser (1) aufzu­ pressen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Zwinge (2) aus einem unter Druck und ohne äußere Wärme verformbaren Material besteht.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Metallzwinge (8, 18), die im engen Paßsitz die verformbare Zwinge (2) umschließt, auf die verformbare Zwinge (2) aufgepreßt wird und daß die Längen der verform­ baren Zwinge (2) und der über das nichtzylindrische Ende der Metallzwinge (8, 18) vorstehenden Glasfaser (1) abge­ schliffen werden und die so erhaltene Abschlußfläche zu einer optischen Kopplungsfläche poliert wird.

4. Werkzeug zum Abschließen eines optischen Faserkabels aus einer einzelnen Glasfaser, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer verformbaren Zwinge (2) mit einer Bohrung, die im engen Gleitsitz die Glasfaser (1) umschließt und aus einem nicht beheizbaren Teil (3) besteht, das ein Loch mit konischer Bohrung zum Zusammendrücken der verformbaren Zwinge (2) auf der Glasfaser (1) aufweist, wenn die Zwinge (2) axial in die konische Bohrung gedrückt wird.