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Einstellvorrichtung zum Ausrichten der Achse
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einer Lichtleitfaser auf die Achse eines komplementären Körpers Eine
Einstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist bereits aus
der DT-OS 26 11 658 bekannt.
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Sie besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte mit zwei darauf
angeordneten Lagerböcken5 von denen einer fest mit der Grundplatte verbunden ist,
während der andere darin längsverschieblich geführt ist und mittels eines Drehknopfes
auf den fixierten Lagerbock zubewegt werden kann. In den Lagerböcken ist jeweils
das Ende einer Lichtleitfaser festgelegt. Die Achse des im längsverschieblichen
Lagerbock gehaltenen Lichtleiterendes ist mittels zweier, rechtwinklig zueinander
angeordneter Stellschrauben auf die Achse der anderen Lichtleitfaser justierbar.
Die Betätigung der einen Stellschraube bewirkt ane zur Grundplatte der Vorrichtung
veränderbare Höhenlage der Lichtleiterhalterung, während die andere Stellschraube
ihre seitliche Verschiebung zur Folge hat.
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Die Einstellvorrichtung ist ferner noch mit einer zwischen beide Lagerböcke
einschwenkbaren Optik versehen, welche die Lage der Stirnflächen zueinander erkennbar
macht.
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Vorrichtungen dieser Art werden bei der Fabrikation von Lichtleitfasern
zur Herstellung dauerhafter Spleißverbindungen verwendet. Für die Verwendung als
Koppelvorrichtungen in einem mit optischen Leitern aufgebauten Nachrichtenübertragungssystem
sind solche, für den Einsatz in der Fertigungsstätte von Lichtleitfasern vorgesehene
Vorrichtungen jedoch nicht geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die Verwendung
in einem mit optischen Leitern aufgebauten Nachrichten-Ubertragungssystem geeignete
Einstellvorrichtung zu schaffen, die eine planparallele Verschiebung der Stirnfläche
einer Lichtleitfaser gegenüber der Stirnfläche eines als optoelektronischen Bauelementes
ausgebildeten Körpers oder z.B. auch der Stirnfläche einer zweiten Lichtleitfaser
in der Weise gestattet, daß durch eine mit Stellgraden im Mikrometer-Bereich manuell
vornehmbare Justierung ein Optimum der Ankopplung erreichbar ist. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen
konstruktiven Maßnahmen gelöst.
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Mit der Erfindung erzielbare Vorteile sind in der Beschreibung genannt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches 1 sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die Erfindung wird anhand des in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wie folgt näher beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 die Einstellvorrichtung teilweise längsgeschnitten,
in einer Seitenansicht dargestellt; Fig. 2 die Einstellvorrichtung an einem eine
Laserdiode enthaltenden Befestigungsteil montiert, teilweise ausgeschnitten und
in der Draufsicht dargestellt.
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In den Fig. 1 und 2 ist die Einstellvorrichtung allgemein mit 1 bezeichnet.
Wie insbesondere die Fig. 1 veranschaulicht, weist die Einstellvorrichtung 1 einen
zum Beispiel als Gehäuse ausgebildeten eckigen Halterahmen 2 auf. In
diesem
Halterahmen 2 sind unter anderem mehrere zusammenwirkende Schrauben- und Keilgetriebe
angeordnet. Um die Lage und Bewegungsrichtungen der verschiedenen Getriebeteile
eindeutig bestimmen zu können, sei davon ausgegangen, daß sich die langen Rahmenschenkel
3, 3' des vorzugsweise rechteckig geformten Halterahmens 2 innerhalb eines Koordinatensystems
achsparallel zur X-Koordinate erstrecken, während seine beiden kürzeren Rahmenschenkel
4, 4' eine achsparallele Lage zur Y-Koordinate einnehmen und die von den Rahmenschenkeln
begrenzte Öffnung 5 den Halterahmen 2 in Richtung der Z-Koordinate durchsetzt.
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Innerhalb des Halterahmens 2 ist im Bereich des einen kurzen Rahmenschenkels
4 ein erstes Schraubengetriebe angeordnet. Es besteht aus einer von außerhalb des
Halterahmens 2 betätigbaren sowie gegen Axialbewegung gesicherten Stellschraube
6 und einem Stellkeil 7. Der mit einem Feingewinde versehene Schraubenschaft 8 ist
in geringem Abstand parallel zum kurzen Rahmenschenkel 4 des Halterahmens 2 angeordnet
und er durchsetzt den mit entsprechender Gewindebohrung versehenen Stellkeil 7.
Das Schaftende der Stellschraube 6 steckt in einer am unteren Rahmenschenkel 3'
befestigten Lagerbuchse 9. Das zum kurzen Rahmenschenkel 4 gerichtete Ende des Stellkeiles
7 gleitet bei Betätigung der Stellschraube 6 verdrehsicher an der Innenseite 10
des Rahmenschenkels 4 entlang, während seien entgegengesetztes Ende mit der schrägen
Fläche eines weiteren Keiles 11 in Eingriff steht. Der Stellkeil 7 und der mit ihm
in Eingriff stehende Keil 11 bilden ein erstes Keilgetriebe.
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Der getriebene Keil 11 des ersten Keilgetriebes ist Bestandteil eines
im Halterahmen 2 in Richtung der X-Koordinate verschiebbar angeordneten Innenrahmens
12, der ebenfalls eine rechteckige Konfiguration aufweist und dessen längere Rahmenschenkel
13, 13' spielfrei zwischen den Rahmenschenkel 3, 3' des äußeren Halterahmens 2 gelagert
sind. Der eine kurze Rahmenschenkel 14 des Innenrahmens 12 trägt außen den getriebenen
Keil 11 des ersten Keilgetriebes, während auf seiner Innenseite 15 ein dem ersten
Schraubengetriebe in Ausbildung, Lage und Funktion gleichendes zweites Schraubengetriebe
angeordnet ist. Um die Verschiebbarkeit des Innenrahmens 12 und die ebenfalls von
außen erfolgende Betätigung des zweiten Schraubengetriebes zu gewährleisten, sind
für dessen Stellschraube 16 und ihre Lagerbuchse 9' ausreichend groß dimensionierte
Langlöcher 17, 17' in den Schenkeln 3, 3' des Halterahmens 2 vorgesehen. Der Stellkeil
18 des zweiten Schraubengetriebes steht mit seinem von der Innenseite 15 des kurzen
Rahmenschenkels 14 wegweisenden Ende mit der schrägen Fläche eines weiteren Keiles
19 in Wirkverbindung. Der Stellkeil 18 des zweiten Schraubengetriebes und der mit
ihm in Wirkverbindung stehende Keil 19 bilden ein zweites Keilgetriebe.
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Der letztgenannte Keil 19 ist als Schiebeblock ausgeführt, welcher
spielfrei zwischen den längeren Rahmenschenkeln 13, 13' des Innenrahmens 12 gelagert
ist In Richtung der Z-Koordinate gesehen ist der Schiebeblock von etwa U-artiger
Form und dadurch mit zwei hochstehenden Schenkeln 20, 21 versehen, von denen der
eine Schenkel 20 außen die mit dem Stellkeil 18 des zweiten Schraubengetriebes in
Wirkverbindung stehende schräge Fläche aufweist. Im anderen
Schenkel
21 des Schiebeblockes sind zwei parallel zueinander angeordnete Führungsstifte 22,
22' befestigt.
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Vorzugsweise werden die Führungsstifte 22, 22' in von außen in den
Schenkel 21 gebohrte Aufnahmen eingepreßt.
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Die Führungsstifte 22, 22' tragen je eine Druckfeder 23, 23', die
den zweiten kurzen Rahmenschenkel des Innenrahmens 12 durchsetzen und sich an der
Innenseite 10' des äußeren Halterahmens 2 abstützen. Die Länge der Führungsstifte
22, 22' ist so bemessen, daß ihre freien Enden in jeder Justierstellung noch aus
Bohrungen des Halterahmens 2 hervorstehen, die hierfür im kurzen Rahmenschenkel
4' angeordnet sind.
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Beim Schiebeblock bildet die Innenseite des beide Schenkel 20, 21
verbindenden Quersteges eine schräge Gleitfläche 24, die einen relativ kleinen spitzen
Winkel mit der X-Koordlnate einschließt. Auf dieser Gleitfläche des Schiebeblockes
stützt sich die federdruckbelastete Lichtleiterhalterung ab. Der als Schiebeblock
ausgeführte Keil 19 und die ebenfalls einen Keil 25 darstellende Lichtleiterhalterung
bilden ein drittes Keilgetriebe, wobei der getriebene Keil des zweiten Keilgetriebes
zugleich der treibende Keil des dritten Keilgetriebes ist.
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Die Lichtleiterhalterung wird mittels zweier Führungsstifte 26 so
fixiert, daß sie nur in Richtung der Y-Koordinate bewegbar ist. Um dies zu gewährleisten,
sind die FUhrungsstifte 26 parallel zueinander angeordnet und jeweils an einem Ende
mit dem oberen Rahmenschenkel 13 des Innenrahmens 12 fest verbunden, während ihre
freien Enden ohne Spiel in entsprechende Paßbohrungen der Lichtleiterhalterung hineinragen.
Auf den Führungsstiften 26 ist je eine Druckfeder 27 gelagert, die zwischen der
Lichtleiterhalterung und dem oberen Schenkel des Innenrahmens 12 ein-
gespannt
sind. Zwischen den beiden Paßbohrungen enthält die Lichtleiterhalterung außerdem
eine sich ebenfalls in Richtung der Y-Koordinate erstreckende Gewindebohrung, die
in eine die Halterung in Richtung der Z-Koordinate durchsetzende Aufnahme 28 mündet.
In der Aufnahme 28 ist das beispielsweise in eine Hülse 29 eingeklebte Ende der
Lichtleitfaser 30 von einem Gewindestift 31 festgeklemmt.
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Die Betätigung der Einstellvorrichtung 1 muß eine gleichmäßige und
ruckfreie Bewegung der einzelnen Getriebeteile auslösen. Um dies sicherzustellen,
sind wenigstens die aneinander reibenden Flächen der drei beschriebenen Keilgetriebe
7, 11; 18, 19; 19,25 poliert. Die Stellkeile 7, 18 und die getriebenen Keile 11,
19, 25 bestehen daher im allgemeinen aus nichtrostendem Metall, vorzugsweise nichtrostendem
Stahl. Der an der Außenseite des Innenrahmens 12 angeordnete Keil 11 kann jedoch
davon abweichend aus Kunststoff, z.B. Polyamid, hergestellt sein.
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Für das Anfertigen des Halte- und Innenrahmens 2, 12 können beispielsweise
verhältnismäßig schmale Bänder aus nichtrostendem Blech verwendet werden.
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Die Fig. 2 Zigt ein mit der Einstellvorrichtung 1 verbundenes Befestigung
steil 32. Es enthält eine Aufnahme 33 mit darin angeschraubtem Gehäuse 34, beispielsweise
von einer Foto- oder Laserdiode. Die Einstellvorrichtung 1 liegt mit einer Flachseite
unmittelbar am Befestigungsteil 32 an und ist entweder durch Verschrauben ihres
Halterahmens 2 direkt mit dem Befestigungsteil verbunden oder
aber
, wie in Fig. 2 dargestellt, mittels eines über die andere Flachseite derEinstellvorrichtung
1 gelegten Bügels 35, der einerseits an der Einstellvorrichtung 1 befestigt ist
und der andererseits eine lösbare Verbindung mit dem Befestigungsteil 32 aufweist.
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Die innerhalb des Halterahmens 2 der Einstellvorrichtung 1 angeordneten
Teile, wie z.B. Innenrahmen 12 oder Schiebeblock 19 sind somit zwischen den Flächen
von Befestigungsbügel 35 und Befestigungsteil 32 geführt. In der beschriebenen Befestigungslage
steht die den Lichtleiter enthaltende Hülse 29 seitlich aus der Einstellvorrichtung
1 hervor und endet gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Anwendungsbeispiel, grob ausgerichtet,
unmittelbar vor dem im Diodengehäuse eingelagerten Laserchip 36.
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Soll nun die Lichtleitfaser 30 in Richtung der X-Koordinate ausgelenkt
werden, so wird die im Halterahmen 2 gelagerte Stellschraube 6 entgegen dem Uhrzeigersinngedreht,
wodurch ihr Stellkeil 7 an der schrägen Fläche des benachbarten Keiles 11 entlanggleitet,
hierbei einen Vorschub des Innenrahmens 12 bewirkt und diesen einschließlich seiner
darin angeordneten Teile gegen die sich am äußeren Halterahmen 2 abstützenden Druckfedern
23, 23' bewegt. Wird die Stellschraube 6 zurückgedreht, so nimmt der Stellkeil 7
wieder seine ursprüngliche Ausgangsstellung ein, wobei die gespannten Druckfedern
23, 23' über Schiebeblock und Stellkeil 18 gleichzeitig auch den Innenrahmen 12
flachführen.
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Um eine Auslenkung der Lichtleitfaser 30 in Richtung der Y-Koordinate
zu erreichen, wird die im Innenrahmen 12 gelagerte Stellschraube 16 betätigt, wodurch
ihr Stellkeil 18 den Schiebeblock gegen die sich im Halterahmen 2 abstützenden Druckfedern
23, 23' bewegt. Gleichzeitig wird die Lichtleiterhalterung von der schrägen Gleitfläche
24 des Schiebeblockes hochgedrückt,wobei sie durch die Führungsstifte 26 genau in
Richtung der Y-Koordinate gegen die sich stärker spannenden Druckfedern 27 bewegt
wird. Bei Betätigung der Stellschraube 16 in entgegengesetzter Drehrichtung sorgen
wiederum die sich am äußeren Halterahmen 2 abstützenden Druckfedern 23, 23' dafür,
daß die Keilfläche des Schiebeblockes ihren Eingriff mit derjenigen des Stellkeiles
18 behält. Die sich am Innenrahmen 12 abstützenden Druckfedern 27 bewirken dabei
gleichzeitig das funktionssichere Absenken der Lichtleiterhalterung.
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Das in die Hülse 29 eingeklebte Ende einer Lichtleitfaser 30 kann
also mittels der einen Stellschraube in X - Richtung und mittels der anderen Stellschraube
16 in Y-Richtung hin- und herbewegt werden, wobei sich die Mittenachse der plangeschliffenen
Lichtleiterstirnfläche so verschieben läßt, daß sie beispielsweise jeden Punkt innerhalb
einer Fläche von 4mm2 erreicht. Natürlich ist die Bewegungsauflösung bzw. die Untersetzung
der Drehbewegung von den Stellschrauben 6, 16 zum Vorschub der Lichtleitfaser 30
von der Gewindesteigung und den verschiedenen Winkeln der Keilflächen abhängig.
Bei geeigneter Auslegung läßt sich jedoch z.B. mittels 120 Drehung der Stellschrauben
6, 16 ein geradliniger Vorschub von 1 Sum in X-Richtung und Y-Richtung erzielen.
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1 Bl. Zeichnung 15 Ansprüche