DE3026908A1

DE3026908A1 - Loesbare verbindung zum paarweisen verbinden von lichtleitfasern

Info

Publication number: DE3026908A1
Application number: DE19803026908
Authority: DE
Inventors: Antonius Josephus Adrian Nicia; Cornelis Johannes Ther Potters; Antonius Hubertus Louis Tholen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-07-19
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-02-12
Also published as: SE450669B; GB2054896A; US4451115A; CA1138236A; FR2461966A1; NL7905610A; SE8005180L; JPS5934886Y2; FR2461966B1; GB2054896B; JPS5618911U; DE3026908C2

Description

R.V. Philips' feilarnpenfabfakcn. Eindhoven 3026908

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Lösbare Verbindung zum paarweisen Verbinden von Lichtleitfasern" .

Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindung zum paarweisen Verbinden von Lichtleitfasern, welche Verbindung zwei Steckerteile und eine Steckerhalterung enthält, wobei jeder Steckerteil und die Steckerhalterung mit Befestigungsmitteln zum abnehmbaren Befestigen des Steckerteils in der Steckerhalterung versehen sind.

Derartige Verbindungen werden in optischen (TeIe-)Kommunikationssystemen verwendet, in denen über Lichtleitfasern Informationen in Lichtimpulsform von der einen Stelle zur anderen Stelle übertragen wird. Dabei ist es wichtig, die zu übertragenden Informationen (in diesem Fall Lichtimpulse) möglichst wenig zu schwächen. Die eingang erwähnte Verbindung bildet ein wichtiges Verbindungsglied im Kommunikationssystem und soll die zu übertragenden Lichtimpulse möglichst wenig abschwächen. Eine in der US-PS 3 902 78k beschriebene .Verbindung enthält dazu Teile, die mit höchster Präzision hergestellt sind, um die Lichtleitfasern (deren Lichtleitkern einen wirksamen Querschnitt von 100 /um und weniger hat) mit geringem Lichtverlust verbinden zu können. Die erforderliche Präzision verteuert die Verbindungen und macht sie schadenanfällig, was ein Nachteil ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Verbindung zu schaffen, die einfach hantierbar und nur mit Normalteilen aufgebaut ist, deren mechanische Teile mit Normalpräzision hergestellt zu werden brauchen und also nicht teuer sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder Steckerteil ein zylindrisches Gehäuse, eine Kugellinse und eine scheibenförmige Faserhalterung enthält, wobei die Paserhalterung mit einer senkrecht auf einer flachen Seite der Scheibenform stehenden Durchbohrung zum Befestigen eines Faserendes und das Gehäuse mit einer Referenzstirn-

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fläche und mit einer darin mündenden und quer dazu gerichteten kreiszylindrischen Durchbohrung versehen sind, die eine Einengung grenzend an die Referenzstirnfläche aufweist, worin die Kugellinse positioniert ist, in welcher Durch-

g bohrung weiter ein zur Referenzstirnfläche paralleler Rand gebildet ist, die eine Bezugsfläche, die sich parallel zu der Bezugsendfläche erstreckt, festlegt, auf die die Faserhalterung mit Einstellmitteln stützt, mit denen die Faserhalterung in einer Richtung quer zu der Bezugsfläche ver-

IQ schiebbar ist, wobei das Gehäuse der Positioniermittel zum Verschieben der Faserhalterung in einer Richtung parallel zu der Bezugsfläche vorgesehen ist, von welchen Steckerteilen nach der Verbindung mit der Steckerhalterung die ReferenzStirnflächen aneinander liegen.

j5 Bei der erfindungsgemässen Verbindung ist ein

in der Faserhalterung montiertes Faserende stets nahezu senkrecht auf der Referenzstirnfläche des Steckerteils gerichtet. Bei zwei mit den Referenzflächen aneinander gestellten Steckerteilen verlaufen die in den Faserhalterungen montierten Faserenden stets nahezu parallel zueinander. Mit den Einstellmitteln ist eine Stirnfläche eines Faserendes in Brennpunktabstand von der Kugellinse zu bringen. Mit den Positionierungsmitteln kann die Stirnfläche auf eine optische Achse der Kugellinse gebracht werden, deren Achsrichtung senkrecht auf der Referenzstirnfläche steht. Wenn in den beiden Steckerteilen die Faserenden auf die erwähnte Weise positioniert worden sind, sind die Verluste bei Lichtübertragung von einem Faserende zum anderen möglichst beschränkt. Das aus der Kugellinse

3Q heraustretende Lichtbündel weist nahezu keine Streuung auf, wodurch das Licht auf die Stirnfläche der anderen Faser fokussiert wird. Der auftretende Verlust wird durch die unumgängliche sphärische Aberration durch die Verwendung der Kugellinse und durch den Abstand zwischen den optisehen Achsen der Kugellinsen bedingt, der durch die unumgänglichen, jedoch in diesem Fall zulässigen Toleranzen in den Verbindungsteilen bestimmt wird. Die immer auftretenden Verluste durch Reflektionen an Linsenoberflächen

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und Stirnflächen der Faserenden lassen sich, auf an sich bekannte Weise durch das Anbringen antireflektierender Bekleidungen und durch die Verwendung beispielsweise einer zwischen der Linse und der Faser anzubringenden Verbindungsflüssigkeit mit einem an den Brechungsindex der Linse und des Kernes der Lichtleitfaser angepassten Brechungsindex beschränken.

Weiter sind die Stirnflächen der Fasern im Gehäuse eingeschlossen, wodurch die Möglichkeit der Beschädigung oder der Verschmutzung der Stirnfläche eliminiert ist. Eine Beschädigung oder leichte Verschmutzung der Linsenoberfläche ist weniger kritisch hinsichtlich der Grosse der benutzten lichtleitenden Linsenoberfläche in bezug auf die Grosse der Oberfläche der Stirnfläche der Fasern. Weiter liegt jede Linse vollständig im Gehäuse, so dass die Möglichkeit der Beschädigung nahezu gleich Null ist.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein in der Verbindung benutztes Prinzip, Fig. 2a einen Querschnitt durch Ausführungsbeispiele einer Verbindung nach der Erfindung,

Fig. 2b ein Ausführungsbeispiel einer Linsenfassung für eine Verbindung nach Fig. 2a, und

Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung zum Ausrichten eines in einem Steckerteil zu befestigenden Endes einer Faser in bezug auf eine Zentralachse des Steckerteils einer erfindungsgemässen Verbindung.

In Fig. 1 sind zwei Enden 1, 2 von Lichtleitfasern hergestellt. Die optischen Achsen 1a und 2a werden parallel verlaufend angenommen und liegen in einem "Off— set"-Abstand d auseinander, der in der Grössenordnung des Lichtleitkerns 3 bzw. k (bis zu 100 /um) der Lichtleitfasern 1 und 2 liegen kann. Würden die Fasern 1 und 2 direkt miteinander verbunden werden, wobei unter Beibehaltung eines derartigen "Off-set"-Abstands die Stirnflächen 3a und 4a einander gegenüber gestellt werden, dann wäre

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die Lichtübertragung vom Lichtleitkern 3 auf dem Kern k (die Verbindungsausbeute) oder zurück (nahezu) gleich. Null. Das vom Faserkern 3 ausgestrahlte Lichtbündel 6 wird von einer Kugellinse 7 zu einem nahezu parallelen Lichtbündel 8 mit einem Durchmesser D gebrochen, da in der Stirnfläche 3a der Fokus der Linse liegt. Auch liegt in der Stirnfläche 4a der Fokus der Linse 9· Der Durchmesser D ist um den Faktor 20 bis 100 grosser als der Durchmesser des Lichtleitkerns 3« Von dem mit der Linse 7 geschaffenen Bündel 8 wird jetzt ein Teil S über die Linse 9 vom Lichtleitkern ka angenommen und weitergeleitet. Es ist nunmehr ersichtlich, dass durch die Verwendung einer derartigen Anordnung der Linsen 7 und 9 und der Stirnflächen 3a und ha. eine bessere Verbindungsausbeute in bezug auf eine direkte Verbindung mit derartigen Toleranzen zwischen den Faserenden 1 und 2 erreichbar ist. Eine Bedingung dabei ist jedoch, dass die optischen Achsen 1a und 2a nahezu parallel verlaufen. Fallen die optischen Achsen 1a und 2a zusammen, so ist die Verbindungsausbeute optimal.

Die in Fig. 2a dargestellte Verbindung 20 enthält zwei Steckerteile 20a und 20b sowie eine Steckerhalterung 20c. Jeder Steckerteil 20a oder 20b ist aus einem kreiszylindrischen Gehäuse 21, einer Kugellinse 23, einer Linsenfassung 25, Einstellmitteln in Form eines Einstellrings 33 und einem federnden Element wie z.B.

einer Tellerfeder 27 oder eines elastischen Kunststoffrings 29j einer scheibenförmigen Faserhalterung 3I und einigen weiter unten zu erläuternden Teilen aufgebaut. Im Gehäuse 21 sind zwei Stifte 35 befestigt, die zusammen mit den Rillen, die in der in Form eines Ringes ausgeführten Steckerteilhalterung 20c angebracht sind, eine Bajonett-Schnellkopplung bilden. Der Steckerteil 20a ist gegenüber den Steckerteil 20b um eine Vierteldrehung verdreht, so dass nur im Steckerteil 20a die Stifte 35 sichtbar sind. Weiter ist im Gehäuse 21 ein Sitz 37 ausgebildet, auf dem die Kugellinse 23 mit der Linsenfassung 25 festgeklemmt ist, die dazu in einer im Gehäuse 21 ausgebildeten Rille 39 festgeklemmt ist. Im Steckerteil 20a ist die

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Linsenfassung 25 nur schematisch und die Rille der Deutlichkeit halber nicht dargestellt.

Vor dem Zusammenbau eines Steckerteils 20a oder 20b wird ein Faserende 41 in einem Kapillarrohr kj ver-

g klebt, das selbst wieder mit einem aushärtenden Epoxydharz in der Faserhaltung 31 befestigt wird. Weiter wird die Lichtleitfaser 45 durch eine Klemmbüchse kf und eine Klemm— mutter 49 zugentlastet, die auf einen mit Schraubengewinde versehenen Ansatz 32 der Faserhalterung 31 geschraubt wird.

^₀ Die eingeschnittene Kappe 51 der Klemmbuchse kj wird dabei auf den Sekundärmantel der Faser 4-5 geklemmt. Anschliessend wird die Faserhalterung 31 an die auf der Linsenfassung 25 angeordnete Tellerfeder 27 (oder Ring 29) gedrückt und der Einstellring 33 in das Gehäuse 21 geschraubt. Nach dem Zusammenbau des Steckerteils 20a bzw. 20b muss das Faserende 41 in bezug auf die Linse 23 ausgerichtet werden, was an Hand der Fig. 3 näher erläutert wird.

In Fig. 2b ist eine Ansicht (in der Vergrösserung) der Linsenfassung 25 dargestellt, die mit vier Ecken

2Q 53 iⁿ die Rille 39 geklemmt wird. Die federnden Arme 55 drücken mit nur geringer Kraft auf die Linse 23 (0,5 Ν), so dass die Linse 23 nicht durch mechanische Kräfte verformt wird.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung 60 dargestellt, mit der ein Faserende kl eines Steckerteils 20a bzw. 20b einer Verbindung 20 gemäss Fig. 2a in bezug auf die Kugellinse 23 einstellbar ist. Der Einstellvorgang umfasst:

a. die Einstellung des entsprechenden Abstands der Kugellinse vom Faserende,

3Q b. das Anbringen des Faserendes auf der optische

Achse der Kugellinse.

Die Vorrichtung 60 enthält eine Grundplatte 61, auf der eine Halterung 63 und in einem Abstand davon ein Schirm 65 befestigt sind. An der Halterung 65 ist ein Rand J6 gebildet, in den der Steckerteil 20a bzw. 20b angeordnet und mit der Bajonett-Fassung im Rand 67 befestigt wird. Die Halterung 63 ist weiter noch mit einer Durchbohrung 71 versehen, die mit dem Rand 67 konzentriscli ist.

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Der Kreuzpunkt 79 eines Achskreuzes X-Y im Visier 77 liegt auf einer Achse, die senkrecht auf der vom Rand 67 begrenzten Fläche gerichtet ist und durch das Zentrum der Durchbohrung 71 geht. Die vom Rand 67 begrenzte Fläche ist die

g Anliegefläche der Referenzstirnfläche 22 des Steckerteils 20a bzw. 20b. In die Lichtleitfaser 45 hineingestrahltes Licht (was mit dem Pfeil 73 angegeben ist) word über die Kugellinse 23 auf den Schirm 65 projiziert. Der Einstellring 33 wird angezogen, so dass die Faserhalterung 3I mit dem Faserende h"\ in Richtung auf die Kugellinse 23 gedrückt wird. Aus der Abbildung 75 am Schirm 65 des von der Kügellinse 23 ausgestrahlten Lichts kann festgestellt werden, wenn das das Licht ausstrahlende Ende 4i ausreichend genau im Fokus der Kugellinse 23 liegt.

j5 Nach dem Einstellen des Abstands zwischen dem

Faserende hl und der Linse 23 mit dem Einstellring 33 wird die Faserhalterung 3I mit den Positionierungsmitteln in Form von Positionierungsschrauben 57 in zwei quer zueinander stehenden Richtungen parallel zur Referenzstirnfläche 22 verschoben. Die über die Linse 23 am Schirm 65 projizierte Abbildung 75 wird damit in bezug auf ein am Schirm 65 gezeichnetes Visier 77 symmetrisch eingestellt, wobei das Faserende Κλ auf die optische Achse der Kugellinse 23 gebracht wird.

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.q.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE.

Lösbare Verbindung zum paarweisen Verbinden von Lichtleitfasern mit zwei Steckerteilen und einer Steckerhalterung, wobei jeder Steckerteil und die Steckerhalterung mit Befestigungsmitteln zum abnehmbaren Befestigen des Steckerteils in der Steckerhalterung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steckerteil ein zylindrisches Gehäuse, eine Kugellinse und eine scheibenförmige Faserhalterung enthält, wobei die Faserhalterung mit einer senkrecht auf einer flachen Seite der Scheibenform stehenden Durchbohrung zum Befestigen eines Faserendes und das Gehäuse mit einer Referenzstirnfläche und einer darin mündenden und quer dazu gerichteten kreiszylindrischen Durchbohrung versehen sind, die eine Einengung grenzend an die Referenzstirnfläche aufweist, worin die Kugellinse positioniert ist, in welcher Durchbohrung weiter ein zur Referenzstirnfläche paralleler Rand gebildet ist, die eine Bezugsfläche, die sich parallel zu der Bezugsendfläche erstreckt, festlegt, auf die die Faserhalterung mit Einstellmitteln stützt, mit denen die Faserhalterung in einer Richtung quer zu der Bezugsfläche verschiebbar ist, wobei das Gehäuse der Positioniermittel zum Verschieben der Faserhalterung in einer Richtung parallel zu der Bezugsfläche vorgesehen ist, von welchen Steckerteilen nach der Verbindung mit der Steckerhalterung die Referenzstirnflächen aneinander liegen.
2. Lösbare Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einengung in dem Gehäuse eine kegelförmige Fassung bildet für die Kugellinse, die mit einer Linsenklemme in der Fassung befestigt wird, welche Klemme in einer in dem Gehäuse gebildeten Rille befestigt ist. 3· Lösbare Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem in dem Gehäuse gebildeten Rand ein Federelement ruht auf das sich die scheiben-

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förmige Faserhalterung stützt, die mit dem Einstellring angedrückt wird, der mit Gewinde in dem Gehäuse befestigt ist.

h. Lösbare Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsmittel mindestens drei Positionierungsschrauben sind, die in einer in die Bohrung mündenden Öffnung in dem" Gehäuse befestigt sind und die an der scheibenförmigen Faserhalterung angreifen.

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