DE3833275A1 - Justier- und messeinrichtung fuer loesbare steckverbindungen von lichtwellenleitern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Justier- und Meßeinrichtung für lösbare Steckverbindungen von Lichtwellenleitern, wobei die Kernlage aufgrund von maximal in einen Musterstecker einge­ koppelter Lichtintensität erkennbar ist. Ein solches Maximum setzt voraus, daß der Kern eines Lichtwellenleiters in einem Musterstecker und der eines Lichtwellenleiters in einem zu justierenden Steckerstift an der Kopplungsstelle auf einer gemeinsamen Achse liegen.

Verbindungen von Lichtwellenleitern sind eine notwendige Systemkomponente bei der Übertragung von Informationen durch Lichtwellenleiter. In einem Monomode-Übertragungssystem werden entsprechend Monomode-Stecker benötigt. Die hier eingesetzten Lichtwellenleiter, die Monomode-Phasern haben einen Kerndurch­ messer von ca. 8 µm und der Kern ist umgeben von einem Mantel, der ebenfalls aus Glas besteht. Eine wichtige Kenngröße für einen derartigen Lichtwellenleiter ist beispielsweise die Brechzahldifferenz zwischen Kern und Mantel. Die in den Lichtwellenleiter eingekoppelte Lichtintensität nimmt exponentiell mit dem Abstand zur Achse des Phaserkernes ab. Um nun bei Steckverbindungen minimale Dämpfungen und eine maximale Einkopplung des Lichtes zwischen den in der Steckverbindung mit der Stirnseite gegenüberliegenden Lichtwellenleitern zu erzielen, sollten beide Phaserkerne auf einer gemeinsamen Achse liegen. Die hier zulässigen Abweichungen sollten kleiner sein als 1 µm.

Zur Justierung und Fixierung von Lichtwellenleitern innerhalb von Steckverbindungen ist die Lage des Phaserkernes des ent­ sprechenden Lichtwellenleiters bezogen auf den Steckerstift genau einzustellen. Dies kann durch die Verwendung eines Mustersteckers geschehen, wobei der Musterstecker einseitig in eine Steckverbindung fixiert wird und ein Justierstecker, also ein Steckerstift, dessen Lichtwellenleiter erst justiert und fixiert werden soll, von der Gegenseite mit dem Musterstecker zusammengeführt wird. Die Fixierung des Lichtwellenleiters im Steckerstift des Justiersteckers wird vorgenommen, sobald ein Maximum an eingekoppelter Lichtenergie vorliegt, was durch genaues Ausrichten des Lichtwellenleiters im Justierstecker auf den Kern des Lichtwellenleiters im Musterstecker geschieht. Diese Justierung führt dazu, daß die Phaserkerne beider Licht­ wellenleiter idealerweise auf einer Achse liegen, was unter der Voraussetzung, daß keine Ungenauigkeiten bei der Bearbei­ tung der Stirnflächen der Lichtwellenleiter vorliegen, gleich­ bedeutend ist mit maximal eingekoppelter Lichtenergie. Die Steckerstifte sind auf Passung bezogen auf das zylindrisch ausgeformte Verbindungstück der Steckverbindung gearbeitet. Die Phasern sind an ihren Enden jeweils poliert. Eine weitere zu beachtende Fehlerquelle für Exzentrizitäten zwischen den Kernen der Lichtwellenleiter innerhalb einer Steckverbindung sind die Toleranzen zwischen den Steckerstiften und dem zylindrischen Verbindungsteil, der Steckerbuchse oder der Steckerhülse.

Bisherige Verfahren, die zur Lageerkennung des Phaserkernes ein Mikroskop verwendeten, haben durch Verzerrungen der eingesetzten Optik teilweise nicht zu kalkulierende Fehler. Durch den Einsatz eines Mustersteckers, der auch Abweichungen von der Idealform aufweist, beispielsweise eine Phaserkernexzentrizität bezogen auf den Steckerstift von maximal 0,2 µm und einen Schielwinkel von maximal 0,1°, ist mit Hilfe der Messung der eingekoppelten Lichtintensität aus einem Justierstecker eine sehr gute Ausrichtung des Lichtwellenleiters bezüglich des Steckerstiftes des Justiersteckers möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justier- und Meßeinrichtung für die Kernlage von Lichtwellenleitern in Steckerstiften zur Verfügung zu stellen, die die Verhältnisse in einer Steckerhülse möglichst genau wiedergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wiedergegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Justierung und Fixierung eines Lichtwellenleiters an einem Justierstecker durch die Kopplung des Justiersteckers mit einem Musterstecker am besten in einer Paßhülse vorgenommen werden kann, wie sie im Anspruch 1 im kennzeichnenden Teil beschrieben ist.

Der Musterstecker ist ein der Idealform angenäherter Stecker, mit hoher Genauigkeit.

Eine derart geschlitzte Paßhülse nimmt die beiden Steckerstif­ te auf und ermöglicht durch den mittig liegenden Schlitz in der Paßhülse die Justierung des Lichtwellenleiters im Justierstek­ ker mittels eines durch den Schlitz arbeitenden Greifers, der in der xy-Ebene beweglich ist, während Paßhülse und Stecker­ stifte mit ihrer Achse senkrecht auf der xy-Ebene stehen. Hierdurch sind in idealerweise die gleichen Bedingungen geschaffen, wie in einer späteren Steckverbindung. Zudem werden die nicht zu vermeidenden Toleranzen zwischen zylindrischer Steckerhülse und Steckerstift dadurch vermindert, daß in der Paßhülse mittels Feststellschrauben jeder Steckerstift in die gleiche Richtung an die Innenwand der Paßhülse gedrückt und arretiert wird.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Paßhülse aus Hartmetall ist, was hohe Genauigkeiten trotz nicht zu verhindernder mechanischer und thermischer Belastungen er­ bringt.

Im folgenden wird anhand von drei schematischen Figuren ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen zur Justier- und Meßeinrich­ tung gehörenden separat dargestellten Teile,

Fig. 2 zeigt die Justier- und Meßeinrichtung in zusammenge­ setzter Darstellung,

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Verdeutlichtung der Vorgehensweise beim Justieren.

In der Fig. 1 ist eine ortsfeste Halterung 3 dargestellt, die zur Aufnahme der Paßhülse 4 in einer Paßbohrung 9 ausgelegt ist, wobei die Paßhülse 4 so plaziert ist, daß die Schrauben 9 zum Feststellen der Steckerstifte 2 durch die Aussparungen 6 hindurchführbar sind. Die Paßhülse 4 ist in der Bohrung 10 so fixiert, daß der Schlitz 5 mittig in einem quer zur Bohrung so in der Halterung 3 befindlichen Schlitz zum Liegen kommt. Der Musterstecker 7 und der Justierstecker 8, die jeweils mit Lichtwellenleiter 1 verbunden sind, können von gegenüberlie­ genden Seiten in die Paßhülse 4 eingefahren werden. Sie stoßen im Bereich des Schlitzes 5 annähernd aneinander. Der Muster­ stecker 7 weist äußerst geringe Abweichungen von einem idealen Stecker auf und dient somit gewissermaßen als Eichnormal. Der in den Schlitz 5 zum Justieren einfahrbare Greifer 11 wirkt mit dem Justierteil 12 am Justierstecker 8 zusammen. Der Greifer 11 ist in der zur Achse der Paßhülse queraxialen Ebene, der xy-Ebene, bewegbar und kann durch toleranzfreies Greifen des Justierteiles 12 über einen piezoelektrisch steuerbaren Tisch verfahren werden. Die aktuellen xy-Koordinaten des Greifers 11 und somit auch des Justierteiles 12, das den Lichtwellenleiter 1 enthält, werden direkt angezeigt. Der Lichtwellenleiter 1 ist meist in einer Kapillare und diese wiederum in ein Metallteil mit einem Ansatz, dem Justierteil 12, fixiert. Der Ansatz oder eine andere, ähnliche Ausformung dient zum Ansetzen des Greifers 11. In der Fig. 1 ist das Justierteil zylindrisch ausgeformt und der Ansatz ist ebenfalls zylindrisch und sitzt koaxial am Justierteil 12.

Dadurch daß keine Optik eingesetzt ist, treten in einer derar­ tigen Vorrichtung keinerlei Verzerrungen auf.

Die Fig. 2 zeigt prinzipiell die gleichen Teile wie die Fig. 1, jedoch in der zusammengestellten Darstellung. Es ist ersicht­ lich, daß die Paßhülse 4 mit ihren mittig liegenden Schlitz 5 und den darin sichtbaren Enden der Steckerstifte 2 symmetrisch zu dem in der Halterung vorhandenen Schlitz plaziert sind. Mittels der Schrauben 9 werden die Steckerstifte 2 in die gleiche Richtung innerhalb der Paßhülse 4 angedrückt. Der Greifer 11 fährt zwischen den Schlitz 5 und greift das Justier­ teil 12, was sich am Justierstecker 8 befindet. Somit kann das Justierteil 12 mit dem darin enthaltenen Lichtwellenleiter auf den Musterstecker 7 ausgerichtet, justiert und fixiert werden. Die Fixierung geschieht durch einen Klebstoff, der zwischen die zylindrisch ausgeformte Hülse des Steckerstiftes 2 und den Lichtwellenleiter 1 bzw. das Justierteil 12 unter Bei­ behaltung der justierten Stellung mittels des Greifers 11 ein­ gebracht wird.

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, wobei der Musterstecker 7 und der Justierstecker 8, sowie der Greifer 12 und die Licht­ wellenleiter 1 angedeutet sind. Zur Justierung eines Justier­ steckers 8 in Bezug auf den Musterstecker 7 wird mittels eines Senders 16, der aus einem Frequenzgenerator und einem Interface sowie einer Sendediode besteht, Licht in einen Lichtwellenlei­ ter 1 mit beispielsweise 1300 nm eingekoppelt. Dies geschieht im Pulsbetrieb. Auf der Empfangsseite sind eine nicht darge­ stellte Empfangsdiode, ein Vorverstecker 13 und ein Look-in- Verstärker 14 zu erkennen, wobei ein Signal 15 am Ausgang ab­ gegriffen werden kann und auf eine entsprechende Anzeige führ­ bar ist. Das Signal 15 gibt an wie hoch die empfangene Licht­ intensität ist. Die Verwendung des Look-in-Verstärkers 14 schaltet von außen kommende Störsignale aus. Zudem wird das Rauschen über die Zeit konstant gehalten.

Die bisher beschriebene Verfahrensweise in der Justier- und Meßeinrichtung war im wesentlichen auf das Justieren ausge­ richtet. Hierzu wurde der in einem Justierteil 12 befindliche und mit diesem fest verbundene Lichtwellenleiter 1 in einem Justierstecker 8 justiert und mittels Klebstoff fixiert. Tauscht man nun den Musterstecker 7 mit einem zu prüfenden Stecker aus, so kann durch Verfahren des Justierteiles 12 mit dem Lichtwellenleiter 1 am Justierstecker 8 festgestellt werden, wo der Kern des zu prüfenden Steckers sich befindet. Dies geschieht durch eine mit dem Greifer 11 verbundene Auswerteeinheit, die die Position des Greifers in der xy-Ebene genau angibt. Der durch Pfeile angedeutete Lichtfluß kann bei Bedarf umgedreht werden.

Eine beispielhafte Dimensionierung enthält folgende Werte: Durchmesser verschiedener zylindrischer Teile:

- Steckerstift innen|2,0 mm
- Steckerstift außen	2,5 mm
- Justierteil	2,0 mm
- Ansatz für den Greifer	1,3 mm
- Paßhülse außen	4,0 mm
- Paßhülse innen	2,5 mm

Der Schlitz 5 ist in der Paßhülse beispielsweise 2 mm breit.

Claims (3)

1. Justier- und Meßeinrichtung für lösbare Steckverbindungen von Lichtwellenleitern (1), insbesondere zur Justierung oder zur Feststellung der Kernlage eines Lichtwellenleiters (1) be­ züglich eines zugehörigen Steckerstiftes (2), wobei die Kernlage aufgrund von maximal in einen Musterstecker (7) ein­ gekoppelter Lichtintensität erkennbar ist, gekennzeichnet durch eine in einer ortsfesten Halterung (3) fixierte Paßhülse (4) mit

• - einem mittig und queraxial liegenden einseitigen Schlitz (5) und
• - zwei jeweils im Endbereich der Paßhülse (4) auf der gleichen Seite liegenden Aussparungen (6)

zur Aufnahme eines Mustersteckers (7) und eines Justiersteckers (8), wobei beide bis zur Mitte der Paßhülse (4) paßgenau ein­ führbar und an den Aussparungen (6) klemmbar sind und der Lichtwellenleiter (1) über ein Justierteil (12) durch den Schlitz (5) mittels eines queraxial zur Paßhülse (4) und in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen (x, y) beweg­ baren Greifers (11) ausrichtbar ist.

2. Justier- und Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßhülse (4) aus Hartmetall ist.