DE4130706A1 - Stecker mit integriertem optischen koppler und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Stecker mit Koppler der vorliegenden Ausführung dienen zur Verwendung in Systemen der optischen Nachrichtentechnik, beispielsweise zur Datenübertragung mittels bidirektional genutzter Übertragungsstrecken.

Aus der DE-OS 23 12 015 ist ein Stecker mit einem aus optischen Fasern hergestellten Koppler in Y-Konfiguration bekannt, bei dem der an der Steckerrückseite herausgeführte Basiszweig als Anschlußfaser dient, während die beiden anderen Faserzweige an der Stirnseite des Steckers enden. Dieser besteht aus zwei zu einem quaderförmigen Vorgehäuse zusammengefügten Halbschalen, zwischen denen der Koppler festgelegt ist. Die beiden Halbschalen bilden koppelseitig eine vorspringende Rippe, die beim Schleifen und Polieren der Stirnflächen beider Faserenden mit abgetragen wird. Nach dem Polieren der Stirnseite des Vorgehäuses wird dieses durch Oberformen zu einem handhabbaren Gehäuse fertiggestellt. Dies geschieht in der Weise, daß an zwei diametralen Seiten je eine Nut mit ausgeformt wird, die zur Führung der Rastfinger eines komplementären Steckers dienen. Dessen Gehäuse enthält z. B. eine Licht emittierende und eine Licht empfangende Diode, welche nach dem Verbinden beider Stecker auf die Stirnflächen der beiden Faserzweige des Kopplers ausgerichtet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stecker mit integriertem optischen Koppler zu schaffen, der mit dem Lichtwellenleiter einer Übertragungsstrecke verbindbar ist. Zur Aufgabe gehört außerdem, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Stecker anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und den im Anspruch 8 angegebenen Verfahrensmerkmalen gelöst. Zweckmäßige Einzelmerkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Lösungen haben den Vorteil, daß der Stecker vom Aufbau her sehr einfach ist und ohne Schwierigkeiten mit Werkzeugen, Vorrichtungen und Meßgeräten hergestellt werden kann, die in Fertigungsstätten für Einrichtungen der optischen Nachrichtentechnik ohnehin vorhanden sind oder angefertigt werden können. Der Stecker zeichnet sich durch eine nur geringe Baugröße aus und kann in der Serienfertigung kostengünstig produziert werden.

Die Erfindung wird anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wie folgt näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Stecker mit integriertem Koppler in der Draufsicht, längsgeschnitten.

In der Zeichnung ist der Stecker für Lichtwellenleiter insgesamt mit 1 bezeichnet. Der Stecker 1 besteht im wesentlichen aus einem Steckerstift 2 mit rückwärtigem Flansch 3 und einem in rückseitiger Verlängerung des Steckerstiftes 2 angeordneten Halteteil 4 sowie einer im Steckerstift 2 zentrisch fixierten Glasfaser 5, die den verlängerten Basiszweig eines im Halteteil 4 befestigten, optischen Kopplers 6 bildet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Y-Konfiguration hat, aber auch drei oder mehr rückwärtige Faserzweige mit Anschlußfasern haben kann. Der Stecker ist für die Verwendung in einem handelsüblichen Kupplungsgehäuse konzipiert, in dem er von einer Überwurfmutter gehalten und mit einem komplementären LWL-Stecker ohne optischen Koppler verbunden werden kann.

Den Steckerstift 2 durchsetzt zentrisch eine Kapillare 7, deren Durchmesser auf den Durchmesser der verwendeten Glasfaser 5 abgestimmt ist und welche die mit einem Kleber darin fixierte Glasfaser 5 enthält. Der Steckerstift 2 kann aus Metall, wie z. B. nichtrostendem Stahl, Keramik oder Glas hergestellt sein. Wird eine Ausführung aus Metall verwendet, ist der Flansch 3 vorzugsweise Bestandteil des Steckerstiftes. Besteht der Steckerstift 2 aus einem handelsüblichen Keramikteil, ist der Flansch 3, wie das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, als einstückige, separat aus z. B. nichtrostendem Stahl oder Neusilber hergestellte Buchse 8 ausgebildet. In diesem Fall ist in einer den Flansch 3 aufweisenden, im Durchmesser größeren vorderen Buchsenhälfte das rückwärtige Ende des Steckerstiftes 2 beispielsweise mittels Preßsitz befestigt. Die hintere Buchsenhälfte kleineren Durchmessers dient zur Aufnahme und Fixierung des Halteteils 4, das aus einem Rohr mit Längsschlitz besteht und aus Kovar hergestellt ist. Buchse 8 und Halteteil 4 sind z. B. durch Schweißen bei 9 aneinander befestigt. Bedarfsweise können Buchse 8 und Halteteil 4 jedoch auch aus einem Stück hergestellt sein.

In dem geschlitzten Rohr des Halteteils 4 ist der optische Koppler 6 z. B. mit Epoxidkleber befestigt. Das Halteteil 4 ist vorzugsweise so lang bemessen, daß die beiden rückwärtigen Anschlußfasern 10, 11 mit der äußeren Umhüllung 12 am freien Ende noch im Halteteil fixiert werden können. Dies geschieht in der Weise, daß der Kleber sowohl das Ende der Umhüllung 12 beider Anschlußfasern 10, 11 als auch ein Stück der daraus hervorstehenden blanken Glasfasern bedeckt. Der übrige Raum des Rohres, insbesondere zwischen der Klebestelle und dem Steckerstift 2, wird mit Silikongel ausgegossen. Als mechanische Zugentlastung und Knickschutz dient ein auf das Halteteil 4 geschobener und die Anschlußfasern 10, 11 mit umschließender Schrumpfschlauch, der außerdem auch zur Kennzeichnung des Steckertyps dienen kann (nicht dargestellt).

Bei der Herstellung des in der Zeichnung dargestellten Steckers 1 werden zunächst die separat gefertigten Teile, wie Steckerstift 2, Buchse 8 mit Flansch 3 und Halteteil 4 in der zuvor beschriebenen Weise aneinander befestigt und danach oder parallel dazu der optische Koppler 6 hergestellt. Bei diesem handelt es sich um einen Verschmelzkoppler, der je nach Bedarf aus Einmodenfasern oder Mehrmodenfasern ausgezogen wird. Dazu werden die Enden von zwei oder mehr Anschlußfasern 10, 11 in bekannter Weise präpariert, wobei bei der Verwendung von Mehrmodenfasern noch der den Faserkern einschließende Glasmantel abgeätzt wird. Danach werden die präparierten Faserenden in eine Ziehvorrichtung eingelegt (nicht dargestellt), so daß sie an der den späteren Verschmelzbereich bildenden Stelle parallel oder rotationssymmetrisch aneinanderliegen. Anschließend werden sie in der Ziehvorrichtung torsionsfrei fixiert, an der Berührungsstelle unter Einwirkung von Wärme miteinander verschmolzen und die Faseranordnung in axialer Richtung zu einem Taper ausgezogen. Nach dem Erkalten wird die Faseranordnung in der Taperzone so angeritzt und gebrochen, daß etwa eine halbe Taperlänge abgetrennt wird und eine rechtwinklige Bruchfläche zur Taperachse entsteht. Um einen sehr kleinen Berührungswinkel mit günstigen Dämpfungswerten zu erzielen, wird jedoch nicht in der Mitte der Taperzone geritzt und gebrochen, sondern vorzugsweise so mittenversetzt, daß die Seite mit den Anschlußfasern 10, 11 ein längeres Stück Taperzone aufweist als das abgetrennte Stück.

Nach Herstellung der Bruchfläche im Bereich der Taperzone wird die Faseranordnung in eine (nicht dargestellte) Spleißvorrichtung umgesetzt, darin fixiert und die freien Enden der Anschlußfasern 10, 11 an je einen optischen Detektor gekoppelt. Außerdem wird ein noch unvollständiger Stecker mit leerer Kapillare 7 so in eine axial verschiebbare Aufnahme der Spleißvorrichtung eingesetzt, daß das Halteteil 4 des Steckers zur Bruchstelle des Tapers 10, 11 gerichtet ist. Nun wird ein separat präparierter Lichtwellenleiter mit einer relativ lang von der Kunststoffumhüllung befreiten, blanken, im vorderen Endbereich ggf. abgeätzten Glasfaser 5 von der Steckseite her durch die Kapillare 7 des Steckerstiftes 2 gefädelt, hinter dem freien Ende des Halteteiles 4 auf die Bruchfläche des Tapers ausgerichtet, in dieser Lage fixiert sowie das rückseitige Ende des Lichtwellenleiters an eine Lichtquelle gekoppelt und der Taper mit der Glasfaser 5 gespleißt. Hierbei werden entsprechende Meßgeräte in bezug auf den Abbau der Dämpfung beobachtet und der Spleißvorgang bei Erreichen eines optimal niedrigen Wertes beendet. Danach wird die Spleißstelle durch Einkapseln in eine Kunststoffdispersion gesichert.

In geringem Abstand zwischen Spleißstelle und der Rückseite des Steckerstiftes 2 erhält die jetzt den verlängerten Basiszweig des Kopplers 6 bildende Glasfaser 5 eine dünne Kleberbenetzung, welche z. B. ebenfalls aus Epoxidkleber besteht. Danach wird das Steckerteil soweit über die mit Kleber benetzte Glasfaser 5 geschoben, bis diese vollständig von der Kapillare 7 des Steckerstiftes 2 aufgenommen ist, die Spleißstelle des Kopplers 6 sich nahe an der Rückseite des Steckerstiftes 2 befindet und der Anfang der äußeren Umhüllung 12 beider Anschlußfasern 10, 11 innerhalb des Halteteiles 4 liegt. Mit einer geringen Portion Kleber wird nun der Koppler 6 in der zuvor bereits beschriebenen Weise im Halteteil 4 befestigt. Diese Befestigung und die Fixierung der Glasfaser S in der Kapillare 7 geschieht durch Wärmezufuhr und Aushärten des Klebers beispielsweise mit Heißluft.

Ist der Kleber ausgehärtet, werden die Ankopplungen von Lichtquelle und Detektoren gelöst und die Steckeranordnung der Spleißvorrichtung entnommen. Danach erfolgt das Ausfüllen des Halteteiles 4 mit der beispielsweise aus Silikongel bestehenden Vergußmasse, die durch den Längsschlitz des Rohres hindurch eingebracht wird und den Koppler 6 unter anderem gegen Vibration und Umwelteinflüsse schützt. Nun erfolgt die Anbringung des Schrumpfschlauches. Schließlich wird der Faserüberstand an der Stirnseite des Steckerstiftes 2 abgetrennt, die Stirnfläche der Glasfaser 5 mit der des Steckerstiftes 2 plangeschliffen und poliert.

Claims (11)

1. Stecker mit integriertem optischen Koppler, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basiszweig (Glasfaser 5) des Kopplers (6) zur Stirnseite und wenigstens zwei weitere Faserzweige zur Rückseite des Steckers (1) gerichtet sind.

2. Stecker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Steckerstift (2) mit zentrischer Kapillare (7) sowie einer darin fixierten Glasfaser (5) und durch einen am rückwärtigen Ende des Steckerstiftes (2) vorgesehenen Flansch (3) sowie durch ein hinter dem Steckerstift (2) angeordnetes Halteteil (4), an dem der die Anschlußfasern (10, 11) aufweisende Koppler (6) befestigt und dessen Basiszweig mit der Glasfaser (5) verspleißt ist.

3. Stecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steckerstift (2) und Halteteil (4) mittels einer einen Flansch (3) aufweisenden Buchse (8) aneinander befestigt sind.

4. Stecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler (6) am rückwärtigen Ende der blanken Faserzweige zusammen mit den äußeren Umhüllungen (12) der Anschlußfasern (10, 11) mit Kleber am Halteteil (4) fixiert ist.

5. Stecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (4) aus einem einen Längsschlitz aufweisenden Rohr besteht, das mit Vergußmasse ausgefüllt ist.

6. Stecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerstift (2) aus Keramik und das Halteteil (4) aus Kovar hergestellt sind.

7. Stecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Halteteil (4) ein die Anschlußfasern (10, 11) mit umschließender Schrumpfschlauch befestigt ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Steckers mit integriertem optischen Koppler, gekennzeichnet durch die Anwendung folgender Verfahrensschritte:

• a) Anfertigen eines eine Kapillare (7) enthaltenden Steckerstiftes (2) mit einem rückwärtigen Halteteil (4);
• b) Herstellen des optischen Kopplers (6) durch Verschmelzen von wenigstens zwei ggf. abgeätzten Anschlußfasern (10, 11) sowie anschließendes Ausziehen und nach dem Erkalten Abtrennen etwa der halben Länge des entstandenen Tapers;
• c) Durchfädeln einer blanken, im vorderen Bereich ggf. abgeätzten Glasfaser (5) durch die Kapillare (7), bis das Faserende ausreichend weit über das Halteteilende vorsteht und Spleißen des Faserendes mit der Stirnfläche des Tapers;
• d) Einkapseln des Kopplers (6) und der ggf. vorhandenen restlichen abgeätzten Stellen der Glasfasern (5, 10, 11) in eine Kunststoffdispersion;
• e) Benetzen der Glasfaser (5) zwischen Koppler (6) und Steckerstift (2) mit einem aushärtbaren Kleber;
• f) Verschieben des Steckerteiles über die benetzte Glasfaser (5), bis diese von der Kapillare (7) aufgenommen ist und der Koppler (6) nahe am Steckerstiftende und die äußere Umhüllung (12) der Anschlußfasern (10, 11) innerhalb des Halteteiles (4) liegen;
• g) Befestigen der Anschlußfasern (10, 11) am Ende des Halteteiles (4) mit aushärtbarem Kleber und Fixieren der Glasfaser (5) im Steckerstift (2) durch Wärmezufuhr und Aushärten der Klebestellen;
• h) Abtrennen des Faserüberstandes an der Stirnseite des Steckerstiftes (2) sowie Planschleifen und Polieren der Glasfaser (5).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen des Tapers in der Weise mittenversetzt vorgenommen wird, daß die Seite mit den Anschlußfasern (10, 11) ein längeres Stück Taperzone aufweist als das abgetrennte.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (4) nach dem Aushärten der Klebestellen des Steckers (1) mit Vergußmasse ausgefüllt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aushärten der Klebestellen auf das Halteteil (4) ein die Anschlußfasern (10, 11) mit umschließender Schrumpfschlauch aufgeschoben wird.