DE2800930C2 - Steckverbinder für optische Fasern - Google Patents

Description

• Die Erfindung geht aus von einem Steckverbinder für optische Fasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Bei einem Steckverbinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie er aus der US 39 48 582 bekannt ist, ist die zentrale Bohrung des Zentrierkörpers derart eng bemessen, daß die optischen Fasern gleichsam saugend in diesen Kanal eingeführt werden. Die polierten Endflächen der optischen Fasern sollen sich dabei berühren. Infolge des genau angepaßten Durchmessers der zentralen Bohrung besteht die Gefahr, daß die Oberflächen der optischen Fasern durch die Innenfläche der Bohrung verkratzt werden.
• Aus der DE 22 37 445 ist es bekannt, aus Metall hergestellte längliche Klemmen am konusförmigen Ende geschlitzt auszubilden oder in Längsrichtung zu halbieren, so daß bei Druckausübung auf das konusförmige Ende die optische Faser festgeklemmt wird. Als Beispiel für die Ausübung des Druckes auf das konusförmige Ende ist die Einführung in eine entsprechend geformte Bohrung einer Platte angegeben. Es wird nicht mitgeteilt, wie die Ausrichtung zweier zu kuppelnder optischer Fasern erfolgt.
• Aus der FR 23 08 115 ist es bekannt, zwei zu kuppelnde optische Fasern innerhalb einer Bohrung durch Stützelemente zu zentrieren, die an der Innenfläche der Bohrung anliegen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so zu verbessern, daß die Gefahr von Kratzern in der Oberfläche der zu kuppelnden optischen Fasern weitgehend ausgeschaltet ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
• Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
• Fig. 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung den Zentrierkörper und die Klemme des Steckverbinders;
• Fig. 2 den Steckverbinder nach Fig. 1 in Draufsicht und teilweise im Schnitt;
• Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2, wobei nur eine Klemme vorhanden ist;
• Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt des Steckverbinders längs der Linie 3-3 in Fig. 2, der die Lage der optischen Fasern im montierten Steckverbinder zeigt,
• Fig. 5 und 6 perspektivische Seitenansicht jeweils eines Kanalelements der Klemme gemäß den Fig. 1 bis 4;
• Fig. 7 eine Stirnansicht des in den Fig. 5 und 6 dargestellten Kanalelements, und
• Fig. 8 eine Seitenansicht eines Kanalelements, wobei eine optische Faser in der Lage gezeigt ist, in der sie sich während des Zusammbaus einer Klemme befindet.
• Der dargestellte Steckverbinder für optische Fasern enhält einen Zentrierkörper 10 mit einander gegenüberliegenden Paaren von Buchsen 12, von denen jede eine Klemme 14 aufnimmt und einen Sitz für sie bildet. Der Zentrierkörper 10 ist aus ineinandergreifenden Abschnitten 16, 18 aufgebaut und jede Klemme 14 aus einem Paar identischer Kanalelemente 20. Die Abschnitte 16, 18 haben einstückig mit ihnen ausgebildete Stifte 22, die mit Preßsitz in entsprechende Löcher 23 eingreifen. Der Abschnitt 18 hat horizontale und vertikale Befestigungsflansche 24, 26. An jedem Ende des Zentrierkörpers 10 bilden drei Paare von Fingern 28, 30 und einander gegenüberliegenden Paaren von Verriegelungselementen 32, 34 rechteckförmige Eingänge zu den Buchsen 12.
• Der Zentrierkörper 10 und die Klemmen 14 sind jeweils aus einem Polycarbonat und einem Polyester geformt. Andere Kunststoffe sind verwendbar, beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Phenylenoxid, Polyäthersulfone und Mischungen von ABS mit einem Polycarbonat. Der Kunststoff, aus dem die Klemmen 14 geformt werden, kann verstärkt sein, beispielsweise mit Glasfasern.
• Gemäß Fig. 3 weist jede Buchse 12 einen länglichen Durchlaß 36 auf, der im Querschnitt kreisförmig ist. Der Durchlaß 36 erstreckt sich bis zu einer Schulter 38, von der ausgehend die Buchse 12 sich nach innen über einen sich konisch verjüngenden Sitz 40 und eine Gegenbohrung 42 mit kreisförmigem Querschnitt zu einer weiteren Bohrung 44 hin erstreckt, die die beiden einander gegenüberliegend fluchtenden Buchsen 12 miteinander verbindet.
• Gemäß den Fig. 5 bis 7 hat jedes Kanalelement 20 an seiner Innenfläche 48 einen sich erweiternden Kanal 46. Zwischen seinen Enden, bei einer Schulter 50 ändert sich die äußere Geometrie des Kanalelements 20 von geradlinig verlaufenden Flächen in ein gerundetes Äußeres in einem Abschnitt 52. Der Abschnitt 52 eignet sich zum Einsetzen in eine Buchse 12 und ist an seinem freien Ende 54 in biegsame Finger 56, 58 unterteilt. Am Ende eines jeden Fingers ist eine Klemmbacke 60 mit einer sich verjüngenden Fläche 62 und einem erweiterten Teil 64 mit einer zylindrischen Fläche angeordnet. Die Flächen 62, 64 sind durch eine Schulter 66 voneinander getrennt.
• Zum Montieren einer optischen Faser in der Klemme 14 wird ein Kanalelement 20 in einer Haltevorrichtung angeordnet. Anschließend wird eine optische Faser 68, deren polymere Umhüllung 70 von ihrem Ende entfernt wurde, gemäß Fig. 8 auf das Kanalelement 20 gelegt, wobei sich das von der Umhüllung befreite Ende über die gerade abgeschnittenen Enden der Klemmbacken 60 hinaus erstreckt und die Umhüllung 70 im Kanal 46 bleibt. Anschließend wird ein zweites Kanalelement 20 mit dem ersten in Eingriff gebracht und verriegelt. Zu diesem Zweck hat jedes Kanalelement 20 ein mittiges Verriegelungselement 72 und ein endseitiges Verriegelungselement 74. Jedes Verriegelungselement 72 rastet in eine komplementäre Ausnehmung 76und jedes Verriegelungselement 74 in eine komplementäre Ausnehmung 78 am zugeordneten Kanalelement 20 ein. Sind die Kanalelemente 20 derart verriegelt, so wird die ummantelte Faser in den Kanälen 46 erfaßt. Wie am besten aus den Fig. 7 und 8 hervorgeht, sind die Kanäle 46 gewölbt ausgebildet. Ihre Breite benachbart der Schulter 50 ist größer als der Durchmesser der ummantelten Faser und ihre Tiefe geringfügig kleiner als der halbe Durchmesser einer ummantelten Faser. Dies erleichert es, die Umhüllung 70 während des Zusammenbaus festzuklemmen.
• Bei verriegelten und gehaltenen Kanalelementen 20 wird das von der Umhüllung 70 befreite Ende in der Nähe der quadratischen Enden der Klemmbacken 60 (Fig. 4) derart abgeschnitten, daß es geringfügig über diese gerade abgeschnittenen Enden vorsteht. Die Kanäle 46 können selbstverständlich derart bemessen werden, daß sie das von der Umhüllung 70 befreite Ende einer Faser erfassen. Das Ausmaß der Durchbiegung in den Fingern 56, 58 stellt ein Konstruktionsmerkmal dar, das variiert werden kann, um einen losen Sitz oder einen leichten Druck an der Faser 68 beim Verriegeln der Kanalelemte 20 zu erzielen. Somit können mit Hilfe der hier beschriebenen geteilten Klemmen 14 die von der Umhüllung 70 befreiten Enden der optischen Fasern 68 fehlerfrei mit einer Klemme 14 versehen werden, ohne daß sie durch enge Durchlässe eingefädelt werden oder in anderer Weise schleifenden Berührungen ausgesetzt sind, die häufig zu Kratzern oder Brücken führen. Die Möglichkeit von Kratzern und Brüchen wird ferner dadurch gering gehalten, daß die Enden der Fasern 68 erst geschnitten werden müssen, nachdem sie mit der Klemme 14 versehen sind und daß die verhältnismäßig steifen Abschnitte in der Nähe der Klemmbacken 60 durchschnitten werden.
• Eim Einsetzen einer Klemme 14 wird die Ausrichtung unter Vermeidung einer Drehung durch den Sitz des geradlinigen Abschnitts hinter den Schultern 50 in den rechteckförmigen Eingängen aufrechterhalten, die durch Finger 28, 30 und Verriegelungselemente 32, 34 an den Abschnitten 16, 18 des Zentrierkörpers 10 gebildet werden. Gemäß den Fig. 3 und 6 hat jedes Verriegelungselement 72 eine mäßig abgeschrägte Vorderkante und eine stark abgeschrägte Hinterkante. Beim Einschieben bewegen die Vorderkanten der Verriegelungselemente 72 die Verriegelungselemente 32, 34 und letztere erfassen die Hinterkanten. Gemäß Fig. 3 sind die Verriegelungsflächen an den Verriegelungselementen 32, 34 zur Anlage an den Hinterkanten der Verriegelungselemente 72 bestimmt. Falls auf ein Kabel axiale Kräfte wirken, so ermöglichen es die zusammenwirkenden Enden der Verriegelungselemente 32, 34, 72 sich selbst auszuwerfen, bevor die ausgeübte Kraft die Reißfestigkeit des Kabels erreicht. Das Kabel kann infolge der sich erweiternden Enden in den Kanälen 46 ohne Bruch relativ zu den eingesetzten Klemmen 14 bewegt werden. Dabei ist das maximale Ausmaß der Erweiterung in den Kanälen kleiner als der Biegungswinkel, bei dem die Fasern brechen.
• Beim Einsetzen der Klemme 14 fluchtet die unterbrochene, durch die Teile 64 gebildete Zylinderfläche die Klemme 14 gegenüber der Buchse 12 und der Bohrung 44. Die sich verjüngenden Flächen 62 an den Klemmbacken 60 kommen in Anlage am Sitz 40 und bewegen sich aufeinander zu, um die Faser 68 mit der Bohrung 44 zu fluchten. Die Bohrung 44 hat dabei einen etwas größeren Durchmesser als die Faser 68. Liegt die Klemme 14 bereits fluchtend zur Buchse 12 und zur Bohrung 44, so gewährleistet die Anlage der Flächen 62 am Sitz 40 eine Fluchtung des Faserendes in den Klemmbacken 60 und damit eine Fluchtung mit der Bohrung 44. Somit berühren die vorstehenden Enden der Fasern 68 den Zentrierkörper 10 nicht und werden daher nicht beschädigt. Ist eine weitere Klemme 14 in die gegenüberliegende Buchse 12 eingesetzt, so sind die im Abstand voneinander liegenden Enden der beiden Fasern 68 fluchtend zueinander angeordnet und Licht kann Verlustarm über die Bohrung 44 von einer Faser 68 zur anderen übertragen werden.
• Der Spalt zwischen den beiden Fasern 68 soll einerseits den Durchmesser eines von der Umhüllung 70 befreiten Faserendes nicht überschreiten. Andererseits sollen die vorstehenden Enden der Faser 68 einander nicht berühren. Liegen die Faserenden in engem Abstand voneinander, so kann ein tragbarer Lichtverlust mit den unbehandelten Bauteilen erreicht werden. Bei größerem Abstand kann der Lichtverlust verringert werden, indem das Reflexionsvermögen in der Bohrung 44 vergrößert wird, beispielsweise indem die geformte Bohrung 44 poliert oder Aluminium auf die Oberfläche der Bohrung 44 durch Kathodenzerstäubung abgeschieden wird. Andere Beschichtungswerkstoffe, wie beispielsweise Gold und mehrlagige dielektrische Beläge sind ebenfalls geeignet. Als weitere Abscheideverfahren kommen Vakuumverdampfung und chemische Dampfabscheidung in Frage.
• Der in Fig. 1 dargestellte Steckverbinder hat zwei Paare fluchtender Buchsen 12 und eignet sich daher besonders zur Verbindung verstärkter und umhüllter Kabel, die aus zwei umhüllten Fasern bestehen. Ein solches Kabel enthält zwei optische Kunststoffasern, von denen jede aus einem Polymethylmethacrylatkern mit einem polymeren Mantel mit niedrigerem Brechungsindex besteht. Die Umhüllungen der Einzelfasern und die Umhüllung 70 des Kabels besteht aus einem schwer entflammbaren Polyester-Elastomeren. Der Steckverbinder eignet sich selbstverständlich auch zur Verbindung einfacher Fasern und Fasern anderer Zusammensetzungen, beispielsweise aus reinem Siliciumdioxid (Silica), dotiertem Siliciumdioxid, Glas oder einem Polystyrolkern, der mit einem Acryl-Kunstharz ummantelt ist.

Claims (4)

1. Steckverbinder für optische Fasern mit
einem Zentrierkörper (10) zur Ausrichtung der Enden zweier zu kuppelnder optischer Fasern (68) mit einer zentralen Bohrung (44) zur Aufnahme der Faserenden, wobei sich an jedes Ende der Bohrung (44) ein konischer Sitz (40) anschließt,
zwei länglichen Klemmen (14) mit einem durchgehenden Kanal (46) zur Aufnahme der optischen Faser und einer sich verjüngenden Fläche (62) am vorderen Ende und
ineinandergreifenden Verriegelungselementen (72; 32, 34) an den Enden (14) und dem Zentrierkörper (10), die die Klemmen (14) so halten, daß die sich verjüngenden Flächen (62) an den Sitzen (40) anliegen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klemmen (14) am vorderen Ende geschlitzt sind und Finger (56, 58) bilden, die in Klemmbacken (60) enden, an denen die sich verjüngenden Flächen (62) ausgebildet sind, so daß die Klemmbacken (60) in ihrer Endlage die optische Faser (68) zentrierend festklemmen,
daß der Zentrierkörper (10) einander gegenüberliegende fluchtende Buchsen (12) zur Aufnahme der Klemmen (14) aufweist, wobei sich die Buchsen (12) an die Sitze anschließen,
daß der Durchmesser der Bohrung (44) um so viel größer ist als der Durchmesser der optischen Faser (68 ), daß sie den Zentrierkörper (10) nicht berührt.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Buchse (12) zwischen ihrem Sitz (40) und der Bohrung (44) eine Gegenbohrung (42) aufweist und daß die Finger (56, 58) gerade abgeschnittene Enden haben, die sich in die Gegenbohrung (42) erstrecken.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (60) anschließend an die sich verjüngenden Flächen (62) Teile (64) mit vergrößerter radialer Erstreckung aufweisen, die eine unterbrochene zylindrische Fläche bilden, die beim Einsetzen jeder Klemme (14) gleitend innerhalb einer der Buchsen (12) am Körper (10) anliegt.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierkörper (10) und die Klemmen (14) aus Kunststoff, insbesondere der Zentrierkörper (10) aus Polycarbonat und die Klemmen (14) aus einem Polyester bestehen.