DE4107325A1

DE4107325A1 - Optische verbinderhuelse

Info

Publication number: DE4107325A1
Application number: DE19914107325
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nishimoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1991-11-21
Also published as: JPH03229777A

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Verbinderhülse, die als sogenannte Quetsch- und Trennhülse ausgebildet ist zur Positionierung von Befestigung einer optischen Faser in solcher Weise, daß die optische Faser mit einer zusammenpassenden optischen Faser verbunden wird.

Fig. 7 zeigt eine bekannte, mit Bindemittel arbeitende optische Verbinderhülse 20, in der eine optische Faser 10 positioniert und befestigt ist. In Fig. 7 sind eine optische Anschlußleitung 12, eine beschichtete optische Faser 11 und die optische Faser 10 jeweils in vorgegebenen Positonen in einer Durchtrittsöffnung angeordnet, die in der bekannten Verbinderhülse 20 vorhanden ist und werden durch einen organischen Kleber 23 befestigt. Dabei wird die optische Faser 10 in der Durchtrittsöffnung der bekannten Verbinderhülse 20 durch den organischen Kleber 23 derart befestigt, daß ein distaler Endabschnitt der optischen Faser 10 aus einer Stirnseite 10 eines Einlaßabschnitts 21 der bekannten Verbinderhülse 20 vorsteht. Somit wird durch Polieren der Stirnseite des Einlaßabschnitts 21 eine spiegelartige Verbindungsstirnfläche der optischen Faser 10 erhalten.

Die bekannte Verbinderhülse 20 hat den Nachteil, daß, da die optische Faser 10 durch Verwendung des organischen Klebers 23 befestigt ist, eine lange Zeitspanne zum Einspritzen und Härten des organischen Klebers 23 erforderlich ist und ein Anwender großes Geschick beim Polieren der Stirnseite des Einlaßabschnittes 21 haben muß und die Arbeitseffizienz gering ist.

In jüngster Zeit wurde zwecks Verbesserung der Arbeitseffizienz der Montage des optischen Verbinders an der optischen Faser eine sogenannte optische Quetschverbinderhülse vorgeschlagen, bei welcher der organische Kleber zur Befestigung der optischen Faser nicht erforderlich ist. Somit breitet sich die Verwendung der optischen Quetschverbinderhülse in Lichtleiteranlagen der Fabrik- und Büroautomation aus.

Eine sogenannte optische Trennverbinderhülse, bei welcher ein Polieren nicht zur Durchführung einer Spiegelbearbeitung an der Stirnseite der optischen Faser erforderlich ist, wurde als weitere Einrichtung zur Verbesserung der Arbeitseffizienz der Montage des optischen Verbinders an der optischen Faser entwickelt. Die optische Quetschverbinderhülse ist in Kombination mit der optischen Trennverbinderhülse im Handel erhältlich und wird als optische Trenn- und Quetschverbinderhülse in der Praxis eingesetzt. Die optische Trenn- und Quetschverbinderhülse verbessert die niedrige Arbeitseffizienz der Montage des optischen Verbinders an der optischen Faser erheblich, die vorher ein Hindernis für einen weiten Einsatz von Lichtleiterübertragungssystemen bildete und trägt somit erheblich zu einem weiten Einsatz von Lichtleiterübertragungssystemen bei.

Fig. 8 zeigt eine bekannte optische Quetsch- und Trennverbinderhülse 30, in die eine optische Faser 10 eingesetzt ist. In Fig. 8 befinden sich die optische Anschlußleitung 12, die beschichtete optische Faser 11 und die optische Faser 10 in vorgegebenen Positionen, die jeweils in einer Durchtrittsöffnung in der bekannten Verbinderhülse 30 gebildet werden. Dabei wird die optische Faser 10 durch eine Druckhülse 33 eingepaßt. Durch Quetschen eines Abschnitts des Verbinderhülsenkörpers, der in seiner Lage der Druckhülse 33 entspricht, an der Außenseite des Verbinderhülsenkörpers, werden die Druckhülse 33 und die optische Faser 20 in der bekannten Verbinderhülse 30 befestigt. Dabei ist die optische Faser 10 in der Durchtrittsöffnung der bekannten Verbinderhülse 30 nunmehr derart befestigt, daß der distale Endabschnitt der optischen Faser 10 aus einer Stirnseite eines Einsetzabschnitts 31 der bekannten Verbinderhülse 30 vorsteht. Wird die optische Faser 10, die auf der Stirnseite des Einsetzabschnitts 31 längs der Stirnseite des Einsetzabschnitts 31 mit einer Schneidklinge abgeschnitten so wird eine spiegelartige Verbindungsstirnseite der optischen Faser 10 erhalten.

Das Durchschneiden der optischen Faser 10 wird in folgender Weise durchgeführt. Zunächst wird eine Schneidklinge 34 an einem Außenumfang der optischen Faser 10 gemäß Fig. 9a angesetzt, um einen Anfangsriß an der optischen Faser 10 zu ergeben. Darauf wird eine Zugbeanspruchung oder eine Biegebeanspruchung an der optischen Faser 10 ausgeübt, um die optische Faser 10 zu durchtrennen.

Bei der vorstehend aufgeführten bekannten optischen Quetsch- und Trennverbinderhülse 30 wird die optische Faser 10 oder die beschichtete optische Faser 11 in der bekannten Verbinderhülse 30 durch Quetschen des Verbinderhülsenkörpers befestigt. Wird jedoch die bekannte Verbinderhülse 30 einem Wärmestoß unterzogen oder unterliegt sie hohen Temperaturen, so wird das Überzugsmaterial der optischen Anschlußleitung 12 gedehnt oder schrumpft. Infolge dessen wird eine Wärmespannung in der optischen Faser 10 erzeugt. Dabei muß zur völligen Verhinderung jeglicher Verschiebung der Stirnseite der optischen Faser aus der Ausgangsposition die Quetschkraft erhöht werden. Jedoch sind in diesem Falle unerwünschte Erscheinungen unvermeidbar, nämlich daß sich die Lebenszeit des gequetschten Abschnitts der optischen Faser 10 bis zu ihrem Bruch als Folge einer lokalen Spannung verringert, die durch das Quetschen verursacht wird und daß ein lokaler Übertragungsverlust als Folge des Quetschens erhöht wird.

Daher wird die Quetschkraft im allgemeinen im Hinblick auf die Verschiebung der optischen Faser aus der Ausgangsposition im Lauf der Zeit, auf eine Erhöhung des Übertragungsverlustes als Folge des Quetschens, und auf die Lebensdauer des gequetschten Abschnitts der optischen Faser bis zu deren Bruch bestimmt. Somit wird die Quetschkraft nicht notwendigerweise derart festgelegt, um die Verschiebung der optischen Faser aus der Ausgangsposition im Laufe der Zeit auf null einzustellen und daher wird die optische Faser aus der Verbindungsstirnseite der Verbinderhülse beispielsweise um 5 bis 15 µm vorgeschoben oder zurückgezogen.

Inzwischen kann in dem Fall, bei welchem die optische Faser 10 durch Erzeugung eines winzigen Ausgangsrisses am Außenumfang der optischen Faser 10 längs der Stirnseite des Einlaßabschnitts 31 durchgeschnitten wird, die Spiegelfläche der optischen Faser 10 gemäß Fig. 9b mit einem Grat 10a ausgebildet sein.

Daher treffen bei der bekannten optischen Quetsch- und Trennverbinderhülse, wenn die einander gegenüberliegenden optischen Verbinderhülsen miteinander gekoppelt oder voneinander durch einen äußeren Verbinderadapter gelöst werden, oder der optische Verbinder mit dem Behälter eines Ausgabe/Eingabe-Elements oder eines Eingabe/Ausgabe-Elements gekoppelt oder gelöst wird, die Grate der einander gegenüberliegenden optischen Fasern aufeinander bzw. die Spiegelfläche der optischen Faser wird durch ihren Kontakt mit dem Grat der zugeordneten optischen Faser beschädigt, wodurch sich eine sehr starke Verschlechterung der Leistung und Qualität der optischen Verbinderhülse ergibt. Insbesondere wird ein Nachteil, wie er vorausgehend beschrieben wurde, in einem optischen Verbinder einer Bauart augenfällig, bei welcher eine optische Bezugsfläche sich derart an der Stirnseite der Verbinderhülse befindet, daß die Verbinderhülse in Einführrichtung der Verbinderhülse über die Anlage an der Stirnseite der Hülse die der zugeordneten Hülse positioniert wird.

Es ist somit eine wesentliche der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung, eine optische Verbinderhülse zu schaffen, die die Nachteile beseitigt, die den bekannten optischen Verbinderhülsen eigen sind.

Zur Lösung dieser der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabenstellung betrifft die Erfindung eine optische Verbinderhülse zur Positionierung und Befestigung einer optischen Faser in solcher Weise, daß die optische Faser mit einer zusammenpassenden optischen Faser verbunden wird, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderhülse für die optische Faser mit einem eine Stirnseite aufweisenden Einsetzabschnitt ausgestattet ist; der Einsetzabschnitt einen Außendurchmesser D hat und mit einer Öffnung zur Positionierung der optischen Faser ausgebildet ist; die Öffnung einen Durchmesser d hat; und ein Einschnitt eine Tiefe c von 0,005 bis 0,050 mm und eine Breite b hat und an der Stirnseite derart ausgebildet ist, daß folgende Beziehung erfüllt ist:

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung und die Merkmale derselben ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen; es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer optischen Verbinderhülse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Stirnansicht der optischen Verbinderhülse nach Fig. 1, gesehen in Richtung des Pfeils V-V in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils VI der Fig. 1;

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, die insbesondere eine Abänderung derselben angibt;

Fig. 5 eine Ansicht einer Koppelung der einander gegenüberliegenden optischen Verbinderhülsen der Fig. 1 und

Fig. 6 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, die insbesondere eine zweite Ausführungsform der Erfindung angibt;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer bekannten mit Klebstoff arbeitenden optischen Verbinderhülse (die bereits erwähnt wurde);

Fig. 8 eine Schnittansicht einer bekannten optischen Quetsch- und Trennverbinderhülse (die bereits erwähnt wurde);

Fig. 9a eine beispielsweise Ansicht eines Abschneidvorgangs einer optischen Faser bei der bekannten optischen Verbinderhülse gemäß Fig. 8 (bereits erwähnt);

Fig. 9b eine erläuternde Darstellung eines Nachteils beim Durchschneiden der optischen Faser gemäß Fig. 9b (bereits erwähnt).

Bevor die Beschreibung der Erfindung weitergeführt wird, sei angemerkt, daß gleiche Teile durch die verschiedenen Ansichten der anliegenden Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird in den Fig. 1 bis 3 eine optische Verbinderhülse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angegeben. Die optische Verbinderhülse umfaßt einen Einsetzabschnitt 1, einen Flansch 2, eine Öffnung 3 zur Befestigung einer optischen Anschlußleitung, eine Öffnung 5 zur Positionierung einer optischen Faser 10, eine Druckhülse 6, die mit einer Durchtrittsöffnung 4 zum Durchtritt der optischen Faser 10 ausgebildet ist, eine Stirnseite 7 und einen an der Stirnseite 7 gebildeten Einschnitt 8. Eine Bodenfläche des Einschnitts 8 wirkt als optische Bezugsfläche 9. Der Einlaßabschnitt 1 hat einen Außendurchmesser D und die Öffnung 5 einen Durchmesser d.

Die Tiefe c des Einschnitts 8 liegt im Bereich von 0,005 bis 0,050 nm. Ferner genügt die Breite b des Einschnitts 8 folgender Beziehung:

Gemäß dieser Anordnung kann eine spiegelartige Stirnfläche der optischen Faser 10, d. h. die optische Bezugsfläche 9 von der Stirnseite 7 der optischen Verbinderhülse einen Abstand von 0,005 bis 0,050 nm nach innen aufweisen.

Als Alternative kann gemäß Fig. 4 ein paar Vorsprünge 8a in Längsrichtung des Einschnitts 8 ausgebildet sein.

Bei dieser Ausführungsform ist der rechteckige Einschnitt 8 an der Stirnseite 7 der Verbinderhülse ausgebildet und ein Anfangsriß mit einer gewünschten Tiefe wird an einer Stelle an der Seitenfläche der optischen Faser 10 gebildet, indem das Ende einer (nicht dargestellten) Schneidklinge an der optischen Faser 10 parallel zur Längsrichtung des Einschnitts 8 hin und herbewegt wird, um die optische Faser 10 zu durchschneiden. Wird der Einriß längs der Außenumfangsfläche der optischen Faser 10 durch Drehen des Endes der Schneidklinge um den Außenumfang der optischen Faser 10 gebildet, formt die Schneidklinge eine kreisförmige Ausnehmung 8′ (Fig. 9) koaxial zur Öffnung 5, die nicht nur den Durchmesser gleich der Breite b aufweist, vielmehr genügt die Tiefe c des Einschnitts 8 obiger Beziehung (1) anstelle des Einschnitts 8.

Einer optischen Verbindungshülse, die gemäß den Fig. 2 und 4 mit einem rechteckförmigen Einschnitt 8 ausgebildet ist, wird, wenn die optische Faser 10 abgeschnitten wird, nachdem ihre Quetschverbindung mit der optischen Faserhülse hergestellt wurde, eine Einrichtung für den praktischen Einsatz benötigt, in welcher durch Montage der Verbinderhülse an einer Schneidvorrichtung für die optische Faser die Verschieberichtung des Endes der Schneidklinge automatisch derart eingestellt wird, daß sie genau mit der Längsrichtung des Schlitzes 8 zusammenfällt, der an der Stirnseite 7 der Verbinderhülse gebildet wird. Hierzu ist es notwendig und wirksam, daß eine Positioniereinrichtung, die beispielsweise durch abgenommene Bereiche 2a (Fig. 2), durch Nuten, Löcher, Vorsprünge, etc. gebildet wird, die in einer spezifischen Richtung relativ zur Längsrichtung des Einschnitts 8 ausgerichtet sind, an einem Abschnitt des Außenumfangs des Flansches 2 oder der Seitenfläche der Verbinderhülse vorgesehen ist, und diese Bereiche sollten nicht nur die Einführgenauigkeit der Verbinderhülse nicht beeinträchtigen, sondern auch nicht die Quetscheinrichtung und eine mühelose Anordnung der Positioniereinrichtung gestatten.

Ein konkretes Beispiel der optischen Verbinderhülse nach Fig. 1 wird anschließend beschrieben. Der Durchmesser d der Öffnung 5 ist 0,23 mm. Der Außendurchmesser D des Einsetzabschnitts 1 ist 2.499 mm. Die Tiefe c des Einschnitts 8 ist 0,03 mm, während die Breite b des Einschnitts 8 0,7 mm ist. Anstelle eines Paars abgenommener Bereiche 2a der Fig. 2 ist ein einzelner (nicht dargestellter) zylindrischer Vorsprung von 0,68 mm Höhe am Außenumfang des Flansches 2 vorgesehen, der sich rechtwinklig zur Längsrichtung des Einschnitts 8 erstreckt. Es wurden 20 Ausführungsbeispiele A dieser optischen Verbinderhülse hergestellt, bei denen der Verbinderhülsenkörper aus Messing besteht und mit Nickel plattiert ist und die Druckhülse 6 aus einer Kupferlegierung besteht. Zum Vergleich wurden 20 Proben B einer weiteren optischen Verbinderhülse unter den gleichen Bedingungen wie die Proben A gefertigt, außer daß die Tiefe c des Einschnitts 8 gleich null ist.

Nachdem ein Gummischuh, eine Feder, eine Verbindungsmutter und ein Abschnitt an anderen optischen Verbinderbauelementen jeweils in jedes der gegenüberliegenden Enden von jeweils 20 Einzelfaseranschlußleitungen eingeführt wurde, beispielsweise "H-PCF"-Anschlußleitungen (eine im Handel verwendete Bezeichnung vom Hersteller Sumitomo Electric Industries, Ltd. aus Japan) mit 2,2 mm Durchmesser für eine optische Faser von 1 m Länge, in der ein Quarzkern einen Durchmesser von 200 µm aufweist und ein harter Kunststoffüberzug einen harten Durchmesser von 230 µm, werden die Proben A (B) an den gegenüberliegenden Enden der 10 Einzelfaser-Anschlußleitungen durch Quetschen und Abtrennen befestigt. Anschließend wird jede der Proben A (B) mit den Komponenten zusammengebaut, die vorab in jedes der gegenüberliegenden Enden einer jeden Einzelfaser- Anschlußleitung eingeführt wurden und eine Einstellung der Anordnung wird derart vorgenommen, daß eine Federbeanspruchung von etwa 1 bar zum Zeitpunkt des Einführens von jeder der Proben A (B) erhalten wird. Anschließend wird der Zusammenbau des optischen Verbinders durchgeführt und somit werden 20 Anschlußleitungen erhalten, die die optischen Verbinder austauschbarer Bauart aufweisen.

In den Proben A und B wird eine Position der Spiegelfläche der optischen Faser von der Stirnseite 7 der Verbinderhülse gemessen, indem eine Richtung, die von der Stirnseite 7 weg nach außen verläuft, als plus (+)- Richtung eingestellt wird und es werden -47 bis -19 µm in den Proben A und -11 bis +12 µm in den Proben B erhalten.

Diese Proben A und B werden in einen Kältestoß-Prüftank eingebracht und werden 100 Zyklen von Kältestößen von -40°C während 30 Minuten und Wärmestößen von 70°C während 30 Minuten ausgesetzt. Ferner werden die Proben A und B bei einer hohen Temperatur von 70°C und einer hohen relativen Feuchte von 95% in einem konstanten Temperaturbad während 100 Stunden belassen. Anschließend werden die Proben A und B in einem konstanten Temperaturbad während 48 Stunden bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchte von 50% belassen. Darauf werden die Proben A und B aus dem konstanten Temperaturbad entnommen und die optische Kopplungsleistung Pf1 bis Pf20 der Proben A und B wird gemessen, wenn jede der Proben A und B in eine Leuchtdioden-Lichtquelle eingesetzt wird, die mit einem Behälter der Bauart "ST" versehen ist (eine im Handel verwendete Bezeichnung vom Hersteller American Telephone and Telegraph Co., USA) und die eine Wellenlänge von 0,85 µm hat.

Anschließend werden die Proben A (B) 20mal wiederholt miteinander gekoppelt und voneinander gelöst mit Hilfe eines Adapters zur Verbindungsherstellung. Anschließend wird unter Verwendung der vorstehend aufgeführten Lichtquelle die optische Kopplungsleistung Pf′1 bis Pf′20 der Proben A und B bei einer Temperatur von 25°C gemessen. Dabei wird ein Unterschied Delta Pf zwischen Pf und Pf′ d. h. Delta Pf = Pf - Pf′ wie folgt erhalten:

(Proben A):
Delta Pf1 bis Delta Pf10 = Pfk - Pf′K_(K01-10)
= ± 0,1 dB

(Proben B):
Delta Pf11 bis Delta Pf20 = Pfk-Pf′K_(K11-20)
= +0,2 bis +0,1 dB

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Änderung der optischen Kopplungsleistung der Proben A gemäß der Erfindung als Folge der wiederholten Kopplungs- und Entkopplungsprüfung merklich kleiner als jede der Proben B ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar wird, ist, da der Einschnitt an der Stirnseite der erfindungsgemäßen optischen Verbinderhülse ausgebildet ist, die optische Bezugsfläche an der Stirnseite der Verbinderhülse nach einwärts zurückgezogen. Daher werden die einander gegenüberliegenden erfindungsgemäßen optischen Verbinderhülsen miteinander gemäß Fig. 5 gekoppelt und halten somit keine Beschädigung der optischen Bezugsflächen aufrecht. Infolgedessen ist eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften der optischen Verbinderhülse als Folge der Kopplung und Entkopplung und lang dauernden thermischen Beanspruchungen ziemlich klein und somit kann ein optischer Verbinder hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.

Obgleich die Erfindung beispielsweise unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist anzumerken, daß Änderungen und Modifizierungen für den Fachmann offensichtlich sind und diese werden im Rahmen der anliegenden Ansprüche von der Erfindung mit umfaßt.

Claims

1. Optische Verbinderhülse zur Positionierung und Befestigung einer optischen Faser (10) in solcher Weise, daß die optische Faser (10) mit einer zusammen passenden optischen Faser (10) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbinderhülse für die optische Faser mit einem eine Stirnseite (7) aufweisenden Einsetzabschnitt (1) ausgestattet ist;
der Einsatzabschnitt (1) einen Außendurchmesser (D) hat und mit einer Öffnung (5) zur Positionierung der optischen Faser (10) ausgebildet ist;
die Öffnung (5) einen Durchmesser (d) hat;
und ein Einschnitt (8) eine Tiefe (c) von 0,005 bis 0,050 mm und eine Breite (b) hat und an der Stirnseite (7) derart ausgebildet ist, daß folgende Beziehung erfüllt ist:

2. Optische Verbinderhülse zur Positionierung und Befestigung einer optischen Faser (10) in solcher Weise, daß die optische Faser (10) mit einer zusammenpassenden optischen Faser (10) verbunden wird; dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbinderhülse für die optische Faser mit einem eine Stirnseite (7) aufweisenden Einsetzabschnitt (1) ausgestattet ist;
der Einsetzabschnitt (1) einen Außendurchmesser (D) hat und mit einer Öffnung (5) zur Positionierung der optischen Faser (10) ausgebildet ist;
die Bohrung (5) einen Durchmesser (d) hat; und
eine kreisförmige Ausnehmung (8′) mit einer Tiefe (c) von 0,005 bis 0,050 mm und einem Durchmesser (b) an der Stirnseite (7) derart ausgebildet ist, daß folgende Beziehung erfüllt ist: