DE2810637C2

DE2810637C2 - Einstellvorrichtung zum Ausrichten der Achse einer Lichtleitfaser auf die Achse eines komplementären Körpers

Info

Publication number: DE2810637C2
Application number: DE19782810637
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 7253 Renningen Herse
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1978-03-11
Filing date: 1978-03-11
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE2810637A1

Description

Eine Einstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist bereits aus der DE-OS 26 11 658 bekannt. Sie besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte mit zwei darauf angeordneten Lagerbökken, von denen einer fest mit der Grundplatte verbunden ist, während der andere darin längsverschieblich geführt ist und mitters 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 eine zur Grundplatte der Vorrichtung veränderbare Höhenlage der Lichtleiterhalterung, während die andere Stellschraube ihre seitliche Verschiebung zur Folge hat. Die Einstellvorrichtung ist ferner noch mit einer zwischen beide Lagerböcke einschwenkbaren Optik versehen, welche die Lage der Stirnflächen zueinander erkennbar macht. Vorrichtungen dieser Art werden bei der Fabrikation von Lichtleitfasern zur Herstellung dauerhafter Spleißverbindungen verwendet. Für die Verwendung als Koppelvorrichtung in einem mit optischen Leitern aufgebauten Nachrichten-Übertragungssystem sind solche, für den Einsatz in der Fertigungsstätte von Lichtleitfasern vorgesehenen Vorrichtungen jedoch nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die Verwendung in einem mit optischen Leitern aufgebauten Nachrichten-Übertragungssystem 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

Mit der Erfindung erzielbare Vorteile sind in der Beschreibung genannt Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruches 1 sind den Unteransprüciien zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand des in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die Einstellvorrichtung, teilweise längsgeschnitten, in einer Seitenansicht dargestellt;

F i g. 2 die Einstellvorrichtung an einem eine Laserdiode enthaltenden Befestigungsteil montiert, teilweise ausgeschnitten und in der Draufsicht dargestellt.

In den F i g. I und 2 ist die Einstellvorrichtung allgemein mit 1 bezeichnet Wie insbesondere die F i g. 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 Bewegungsrichtung 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 V-Koordinate einnehmen und die von den Rahmenschenkeln begrenzte Öffnung 5 den Halterahmen 2 in Richtung der Z-Koordinate durchsetzt.

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 Stellkeils 7 gleitet bei Betätigung der Stellschraube 6 verdrehsicher an der Innenseite 10 des Rahmenschenkels 4 entlang, während sein 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.

Der getriebene Keil 11 des ersten Keilgetriebes ist Bestandteil eines im Halterahmen 2 in Richtung der .Y-Koordinate verschiebbar angeordneten Innenrahmens 12, der ebenfalls eine rechteckige Konfiguration aufweist und dessen längere Rahmenschenkel 13, 13' spielfrei zwischen den Rahmenschenkeln 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' außreichend 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.

Der letztgenannte Keil 19 ist als Schiebeblock ausgeführt, welcher spielfrei zwischen den längeren Rahmenschenkelii 13,13' des Innenrahmens 12 gelagert ist In Richtung der Z-Koordinate gesehen ist der Schiebeblock 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' in \ Dn außen in den Schenkel 21 geoohrte Aufnahmen eingepreßt Die Führungsstifte 22,22' tragen je eine Druckfeder 23,23', die den zweiten kurzen Rahmenschenkel des Innenrahmens ;2 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.

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-Koordinate einschließt. Auf dieser Gleitfläche des Schiebeblockes stützt sich die federdruckbelastece Lichtleiterhalterurig 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.

Die Lichtleiterhalterung wird mittels zweier Führungsstifte 26 so fixiert, daß sie nur in Richtung der V-Koordinate bewegbar ist Um die zu gewährleisten, sind die Führungsstifte 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 oberea Schenkel des Innenrahmens 12 »ingespannt sind. Zwischen den beiden Paßbohrungen enthält die Lichtleiterhalterung außerdem eine, sich ebenfalls in Richtung der V-Koordinate erstreckende Gewindebohrung, die in eine die Halterung in Richtung derZ-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.

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 aus nichtrostendem Stahl. Der an der Außenseite des Innenrahmens 12 angeordnete Keil 11 kann jedoch davon abweichend aus Kunststoff. /.. B. Polyamid, hergestellt sein. Für das Anfertigen des Halte- und des Innenrahmens 2, 12 können beispielsweise verhältnismäßig schmale Bänder aus nichtrostendem Blech verwendet werden.

Die Fig. 2 zeigt ein mit der Einstellvorrichtung I verbundenes Befestigungsteil 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 F i g. 2 dargestellt, mittels eines über die andere Flachseite der Einstellvorrichtung I gelegten Bügels 35, der einerseits an der Einstellvorrichtung I befestigt ist und der andererseits eine lösbare Verbindung mit dem Befestigungsteil 32 aufweist.

Die innerhalb des Halterahmens 2 der Einstellvorrichtung 1 angeordneten Teile, wie 7. B. Innenrahmen 12 oder Schiebeblock 19 sind somit zwischen den Flächen von Befestigungsbügel 35 und Befestigungsteil 32 geführt. In der beschriebenen Befestigungsanlage steht die den Lichtleiter enthaltende Hülse 29 seitlich aus der Einstellvorrichtung I hervor und endet gemäß dem in F i g. 2 dargestellten Anwendungsbeispiel, grob ausgerichtet, unmittelbar vor dem im Diodengehäuse eingelagerten Laserchip 36.

Soll nun die Lichtleitfaser 30 in Richtung der A"-Koordinate ausgelenkt werden, so wird die im Halterahmen 2 gelagerte Stellschraube 6 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch ihr Stellkeil 7 an der schrägen Fläche des benachbarten Keiles 11 entlanggleitet, hierbei einen Vorschub des Innenrahmens 12 bewirkt und diesen einschließlich seiner dann angeordneten Teile gegen die sich im 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 gleich/eilig auch den Innenrahmen 12 nachführen.

Um eine Auslenkung der Lichtleitfaser 30 in Richtung der VKoordinate zu erreichen, wird die im Innenrahmen 12 gelagerte Sielischraube 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 Schiebeblocks hochgedrückt, wobei sie durch die Führungsstifte 26 genau in Richtung der V'-Koordinate gegen die sich stärker spannenden Druckfedern 27 bewegt wird. Bei Betätigung der Stellschraube 16 in entgegengesetzter Drehrichtiing sorgen wiederum die sich am äußeren Halterahmen 2 anstützenden 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.

Das in die Hülse 29 eingeklebte Ende einer Lichtleitfaser 30 kann also mittels der einen Stellschraube in XRichtung und mittels der anderen Stellschraube 16 in V-Richtiing hin- und herbewegt werden, wobei sich Hie Miltenachse der plangeschliffenen Lichtleiterstirntläche so verschieben läßt, daß sie beispielsweise jeden Punkt innerhalb einer Fläche von 4 mm² 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 12° Drehung der Stellschrauben 6, 16. ein gradliniger Vorschub von 1μ in X-Richtung und V'-Richtung erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einstellvorrichtung zum Ausrichten der Achse einer Lichtleitfaser auf die" in der Z-Koordinate verlaufende Achse eines komplementären Körpers mittels je einer der -f-Koordinate und der y-Koordinate zugeordneten Stellschraube, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Stellschrauben (6) ein erstes innerhalb eines Halterahmens (2) angeordnetes Keilgetriebe (7, 11) betätigt, dessen von einem Stellkeil (7)' in ^-Richtung getriebener Keil (11) Bestandteil eines innerhalb des Halterahmens (2) geführten Innenrahmens (12) ist, der ein zweites Keilgetriebe (18,19) enthält, dessen von der anderen Stellschraube (16) mittels eines Stellkeiles (18) ebenfalls in Λ-Richtung getriebener Keil (19) Bestandteil eines dritten Keilgetriebes (19, 25) ist, dessen getriebener Keil (25) die achsparallel zur Z-Koordinate festgelegte Lichtleitfaser (30) enthält und der vom treibenden Keil (19) in K-Richtung bewegbar ist.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Halte- und der Innenrahmen (2, 12) eine rechteckige Form aufweisen und daß der Innenrahmen (12) spielfrei zwischen den längeren Rahmenschenkeln (3,3') des Halterahmens

(2) angeordnet ist.

3. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste Keilgetriebe (7, 11) betätigende Stellschraube (6) in geringem Abstand parallel zur Innenseite (10) des kurzen Rahriiensche'nkels (4) vom äußeren Halterahmen (2) gelagert ist.

4. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichne" daß die das zweite Keilgetriebe (18, 19) unmittelbar betätigende Stellschraube (16) in geringem Abstand parallel zur Innenseite (15) des kurzen Rahmenschenkels (14) vom Innenrahmen (12) gelagert ist.

5. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stellschrauben (6, 16) von derselben Seite des Halterahmens (2) aus bedienbar sind.

6. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stellkeil (7) des ersten Keilgetriebes getriebene Keil (11) an der Außenseite des kurzen Rahmenschenkels (14) vom Innenrahmen (12) angeordnet ist.

7. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche I

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stellkeil so (18) des zweiten Keilgetriebes getriebene Keil (19) als Schiebeblock U-artiger Form ausgebildet ist, dessen beide Schenkel (20, 21) verbindender Quersieg innen eine in spitzem Winkel zu den längeren Rahmenschenkeln (3' bzw. 13') angeordne· te Gleitfläche (24) aufweist.

8. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebeblock federnd gegen seinen ihn treibenden Stellkeil (18) angedrückt ist.

9. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenseite (10') des kurzen Halterahmen-Schenkels (4') und der Außenseite des Schiebeblock-Schenkels (21) wenigstens eine, auf einem Führungsstift (22) gelagerte Druckfeder (23) eingespannt ist.

10. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche

(24) des Schiebeblockes den treibenden Keil des dritten Keilgetriebes (19, 25) darstellt, dessen als Lichtleiterhalterung ausgebildeter getriebener Keil

(25) federnd gegen die Gleitfläche (24) angedrückt ist

11. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterhalterung von wenigstens einem sich in Richtung der Y-Koordinate erstreckenden Führungrstift (26) gegen Verschiebung in Richtung der X-Koordinate gesichert ist

12. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Halte- und der Innenrahmen (2,12) sowie die Einzelteile (z. B. 7, 16, 19, 25) der Schrauben- und Keilgetriebe aus nichtrostendem Metall hergestellt sind.

13. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (z. B. 6, 18) der Schrauben- und Keilgetriebe aus nichtrostendem Stahl bestehen.

14. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13. dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Keil (11) des ersten Keilgetriebes (7, 11) aus Kunststoff hergestellt ist.

15. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander reibenden Flächen der drei Keilgetriebe (7, 11; 18, 19; 19,25) poliert sind.