DE69215428T2

DE69215428T2 - Spleissvorrichtung für optische Faserarrays

Info

Publication number: DE69215428T2
Application number: DE69215428T
Authority: DE
Inventors: Daniel Lee Stephenson; Kenneth Michael Yasinski
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JP2540267B2; MX9202155A; EP0512815A3; TW205100B; JPH07191235A; DE69215428D1; NZ242674A; AU632435B2; KR920022010A; US5134673A; EP0512815B1; ES2094292T3; EP0512815A2; CA2068086C; CA2068086A1; DK0512815T3; KR100282683B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spleißvorrichtung für optische Fasern. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Spleißvorrichtung, in der abgeschlossene Endteile zweier zu verspleißender optischer Faserbänder in festgelegten Positionen in einem Array-Ordner festgeklemmt werden.

Stand der Technik

Eine Anordnung zum Verspleißen von optischen Faserarrays wird in dem US-Patent 3,864,018 gezeigt. Ein Array aus optischen Fasern ist durch eine Abschlußeinheit in Form von Substraten, die als Chips bezeichnet werden und auf der oberen und unteren Fläche voneinander beabstandete, parallele optische Fasern aufnehmende Nuten und Stege aufweisen&sub1; auf reproduzierbare Weise abgeschlossen. Die Fasern eines Arrays werden in aufeinander ausgerichteten, einander gegenüberliegenden Nuten zweier Chips, die als positive Chips bezeichnet werden und derzeit aus einem Siliziwnmaterial hergestellt werden, festgehalten. Die Anordnung aus positiven Chips und Fasern, die als abgeschlossener Array bezeichnet werden kann, ist zur Aufrechterhaltung der Präzisionsgeometrie des Arrays eingegossen. Ein Spleiß enthält eine Stirnflächenkopplung zweier derartiger abgeschlossener Arrays, die durch sogenannte negative Chips, die die aneinanderstoßenden positiven Chips auf jeder Seite der abgeschlossenen Arrays überspannen, aufeinander ausgerichtet sind. Die negativen Chips weisen jeweils mehrere Nuten und Stege auf, die auf die Stege und die Nuten der positiven Chips ausgerichtet sind, um die Geometrie aufrechtzuerhalten. Um die Anordnung herum sind zum Aneinanderbefestigen der Chips Klammern angebracht.
Während des Anbringens und der Verwendung des obenerwähnten Arrayspleißverbinders sind Probleme zutage getreten. In Anbetracht der Größen der Elemente des Arrayspleißes ist die Montage etwas schwierig. Die Handhabung derartig kleiner Komponenten erfordert einen hohen Grad an Geschicklichkeit. Des weiteren ist die Anordnung derart ausgeführt, daß Teile des Spleißverbinders Verunreinigungen ausgesetzt sind.
Es wird eine Spleißvorrichtung für optische Faserarrays angestrebt, die relativ leicht zu montieren ist und im wesentlichen verhindert, daß Teile der Spleißanordnung verunreinigungen ausgesetzt ist; eine derartige Spleißvorrichtung steht augenscheinlich im Stand der Technik nicht zur Verfügung. Natürlich sollte die angestrebte Spleißvorrichtung einen annehmbaren Preis haben. Des weiteren sollte die Gesamtgröße der angestrebten Spleißvorrichtung auf ein Minimum reduziert sein, damit sie in bestehenden oder zukünftigen Umgebungen mit eingeschränktem Raum verwendet werden kann.

Kurze Darstellung der Erfindung

Eine Spleißvorrichtung für optische Fasern nach der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 1 dargelegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Spleißanordnung für optische Faserarrays, die eine erfindungsgemäße Spleißvorrichtung für optische Faserarrays mit zwei dadurch verspleißten Endteilen zweier abgeschlossener Arrays enthält;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Spleißanordnung nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine Vorderansicht der Spleißanordnung nach Fig. 2 nach dem Stand der Technik;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Endteils eines abgeschlossenen Arrays aus optischen Fasern mit zwei positiven Chips, zwischen denen optische Faserendteile festgehalten werden;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines negativen Chips und einer Trägerplatte;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses der Spleißvorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 7 eine teilweise als Schnitt ausgeführte Vorderansicht des Gehäuses nach Fig. 6 mit Trägerplatten, negativen Chips und einem daran montierten Klemmglied;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines an einer Trägerplatte befestigten negativen Chips;
Fig. 9 eine Endansicht der Spleißvorrichtung nach Fig. 1, wie sie an einen Benutzer versandt wird, wobei eine Abdeckung des entfernt gelegenen Endes über einen Einlaß des Gehäuses angegrdnet, eine Abdeckung des nahen Endes abgenommen ist und Klemmglieder sich in einer Bereitschaftsposition befinden;
Fig. 10 eine Endansicht der Spleißvorrichtung nach Fig. 1, wobei sich Klemmglieder in einer aktiven Position befinden; und
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Spleißvorrichtung, wie sie an einen Benutzer vor Ort versandt wird.

Ausführliche Beschreibung

Nun auf Fig. 1 Bezug nehmend, wird eine Spleißvorrichtung fur einen optischen Faserarray gezeigt, die allgemein mit der Zahl 20 bezeichnet wird. Die Vorrichtung 20 ist zum Verspleißen von Endteilen zweier abgeschlossener Arrays aus optischen Fasern 22-22 (siehe auch Fig. 2) bestimmt. Jeder abgeschlossene Array 22 enthält mindestens eine optische Faser 23.
Wie in den Fig. 1, 2 und 3 zu sehen, enthält die Anordnung 22 typischerweise mehrere Lichtleitfasern 23-23 eines Bands 25. Die Fasern 23-23 werden zwischen Teilen einer Abschlußeinheit in Form eines Paars von Siliziumsubstraten 26-26 (siehe auch Fig. 4) festgehalten. Die Siliziumsubstrate werden als Chips bezeichnet, und insbesondere werden die mit der Bezugszahl 26-26 als positive Chips bezeichnet. Jede der optischen Fasern 23-23 wird in einem durch einander gegenuberliegende Nuten 24-24 (siehe Fig. 4) zwischen sich in Längsrichtung erstreckenden Stegen 28-28 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Siliziumchips 26-26 gebildeten Kanal aufgenommen. Zur Verminderung von durch das Biegen der Fasern 23-23 darin entstehenden Spannungen sind Zugentlastungsteile 27-27 (siehe Fig. 1 und 3) an den positiven Chips 26-26 befestigt. Hinsichtlich einer Vorrichtung, die zur Vorbereitung der Anordnung aus optischen Faserbändern und positiven Siliziumchips verwendet werden kann, siehe D. Q. Snyder, U.S.-Patent Nr. 4,379,771. Nach dieser Anordnung wird eine Epoxid-Vergußmasse zur Verkapselung der Endteile der optischen Fasern an einem Ende 29 des abgeschlossenen Arrays 22 verwendet.
Nach dem Zusammenfügen der optischen Fasern 23-23 und positiven Siliziumchips 26-26 durch die obenerwähnten Verfahren und Vorrichtungen, ragt ein Teil jeder der optischen Fasern über die Chips hinaus. Diese Teile der Fasern 23-23, die über das Ende des abgeschlossenen Arrays 22, das an das Ende einer anderen derartigen Anordnung anstoßen soll, hinausragen, müssen abgeschnitten werden. Dies ist erforderlich, insofern als die Anordnung 22 mit einer anderen Anordnung aus positiven Siliziumchips 26-26 und optischen Fasern 23-23 zwischen zwei negativen Siliziumchips 33-33 (siehe Fig. 2, 3 und 5) mit Nuten 34-34 und Stegen 36-36, die mit Stegen 35-35 bzw. Nuten 39-39 auf nach außen weisenden Flächen der positiven Chips zusammenpassen, verbunden oder verspleißt wird. Bei einer Spleißvorrichtung nach dem Stand der Technik werden die negativen Chips 33-33 durch Klammern 36-36 (siehe Fig. 2 und 3), die über den negativen Chips liegende Träge rplatten (nicht gezeigt) in Eingriff nehmen, in Eingriff mit den positiven Chips 26- 26 gehalten.
Bei dem Spleiß ist es wichtig, daß die Enden der beiden abgeschlossenen Arrays 22-22 mit den positiven Siliziumchips 26-26 Endflächen 37-37 (siehe Fig. 4) aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen des Arrays aus den optischen Fasern 23-23 liegen. Des weiteren muß die Bearbeitung der Enden der in der Fläche 37 abschließenden optischen Fasern 23-23 optischer Qualität sein. Des weiteren ist es wichtig, daß die Enden jedes der abgeschlossenen Arrays 22-22 abgeschrägte Teile 38-38 aufweisen, die in der Fläche 37 mit den Endflächen der Chips 26-26 und Fasern 23-23 und dem Verkapselungsmaterial abschließen. Dies geschieht zur Erleichterung der Montage der positiven und negativen Chips 26-26 bzw. 33-33 und zur Verhinderung einer Beschädigung der Enden der Substrate während eines Spleißvorgangs.
Nun auf Fig. 6 Bezug nehmend, wird ein Kopplergehäuse gezeigt, das allgemein mit der Zahl 40 bezeichnet wird. Das Gehäuse 40 besteht aus einem Kunststoffmaterial wie zum Beispiel Polycarbonat und enthält zwei Seitenwände 42-42, die zur Erleichterung der Einführung eines Brechzahlanpassungsmaterials in die Nähe des Spleißes jeweils mit einer Zugangsöffnung 44 versehen sind. Des weiteren weisen die Längsrandflächen 45-45 jeder Seitenwand eine konkave Konfiguration auf.
Das Kopplergehäuse 40 enthält des weiteren zwei Endwände 46-46. Wie in der Fig. 6 zu sehen, enthält jede Endwand zwei Seitenteile 47-47. Wie in Fig. 6 zu sehen, enthält jede Endwand des weiteren einen Einlaß 48, der so bemessen ist, daß er einen Endteil eines abgeschlossenen Arrays 22 aufnehmen kann. Darüber hinaus enthält jede Endwand zwei einander gegenüberliegende Teile 49-49, die sich jeweils über benachbarte Seitenwände hinaus erstrecken.
Nun auf Fig. 7 Bezug nehmend, ist zu sehen, daß jeder gegenüberliegende Teil 49 jeder Endwand 46 eine Arretierung 50 enthält. Jede Arretierung erstreckt sich über die Breite ihres zugehörigen gegenüberliegenden Teils 49 und kann zusammengedrückt werden.
Innerhalb des Kopplerkörpers 40 ist jede Seitenwand 42 mit zwei nach innen weisenden Stützabsätzen 51-51 (siehe Fig. 6 und 7) versehen. Die Absätze 51-51 sind in Längsrichtung voneinander beabstandet, wobei jeder zu einer Seite der Zugangsöffnung 44 angeordnet ist. Die Absätze 51-51, von denen zwei an einer Seitenwand zweien an der anderen Seitenwand gegenuberliegen, sind zum Stützen zweier negativer Chips 33-33 bestimmt.
Die negativen Chips sind voneinander beabstandet, wobei ein negativer Chip 33 an Längsrandflächen 53-53 der Stützabsätze 51-51 auf einer Seite des Kopplerkörpers 40 und der andere negative Chip an Längsrandflächen 55-55 auf der anderen Seite des Kopplerkörpers gestützt wird. Der Abstand, in dem die negativen Chips voneinander beabstandet sind, reicht aus, die Einführung eines dazwischen einzusetzenden Endteils eines abgeschlossenen optischen Faserarrays 22 zu gestatten (siehe Fig. 7), und ist so, daß zumindest Teile der Stege der negativen und positiven Chips in Ausrichtungsnuten der positiven bzw. negativen Chips aufgenommen werden.
Insofern der negative Chip 33 sowie der positive Chip aus Silizium bestehen, werden Vorkehrungen zum Schutz der negativen Chips vor Beschädigung getroffen. Dies wird dadurch erreicht, daß veranlaßt wird, daß Trägerplatten 60-60 (siehe Fig. 5 und 7) in Eingriff mit den negativen Chips 33-33 angeordnet werden. Jede Trägerplatte 60 ist zwischen einem zugehörigen der negativen Chips 33-33 und der Längsrandfläche 45 des Kopplergehäuses 40 (siehe Fig. 7) angeordnet. Während die Trägerplatten zur Ineingriffnahme der zugehörigen negativen Chips und zur Veranlassung, daß die negativen Chips in Eingriff mit den Stützabsätzen 51-51 angeordnet werden, nach innen bewegt werden, werden des weiteren Endteile der Trägerplatten an den Arretierungen 50-50 vorbei bewegt und darunter schnappverriegelt. Dadurch werden die Trägerplatten in dem Gehäuse 40 befestigt. Weiterhin kann jede Trägerplatte 60 mit ihrem zugehörigen negativen Chip 33 verklebt werden, um ein Positionieren der Trägerplatten und der negativen Chips innerhalb des Kopplerkörpers 40 (siehe Fig. 8) zu erleichtern.
Nachdem ein Facharbeiter einen Endteil eines abgeschlossenen Arrays in ein Ende des Kopplergehäuses 40 und zwischen einander gegenüberliegenden negativen Chips eingesetzt hat, müssen Vorkehrungen getroffen werden, die positiven Chips in Eingriff mit den negativen Chips festzuhalten. Dies wird durch Versehen des Verbinders 20 mit einem Klemmsystem 70 (siehe Fig. 9) erreicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Klemmsystem 70 zwei Klemmglieder in Form von Federklemmen 72-72, deren Konfiguration am deutlichsten in Fig. 1 und in den Fig. 9 - 10 gezeigt wird. Wie zu sehen, enthält jede Klemme 72 einen mittleren Teil 74, der leicht nach innen gekrümmt ist, und zwei Schenkelteile 76-76. Jeder Schenkelteil 76 enthält einen nach innen gerichteten Teil 78, der in einem Scheitelteil 79 abschließt. Der Schenkel erstreckt sich weiter vom Scheitelteil 79 und enthält den allgemein haibrunden Teil 81.
Nun auf Fig. 9 Bezug nehmend, wird der Verbinder mit dem Klemmsystem 70 in Bereitschaftsposition gezeigt. Jede Federklemme 72 ist derart an dem Kopplergehäuse 40 angebracht, daß jeder der beiden Scheitelteile 79-79 in Eingriff mit einer der gekrümmten Längsrandflächen 45-45 des Kopplerkörpers angeordnet ist. Zur Anordnung in der obengenannten Position muß der Schenkelteil 76-76 leicht auseinandergespreizt sein, woraufhin die Scheitelteile in Druckeingriff mit den gekrümmten Längsflächen 45-45 angeordnet werden. Die bogenformigen Konfigurationen der Flächen 45-45 wirken dahingehend, die Federklemmen 72-72 in der Bereitschaftsposition (siehe Fig. 7 und 9) zu halten.
Der Verbinder 20 kann mit den Federklemmen 72-72 in Bereitschaftsposition (siehe Fig. 9) zum Einsatzort versandt werden. Im Gebrauch setzt ein Facharbeiter den abgeschlossenen Array 22 eines Faserbandes in ein Ende des Kopplergehäuses 40 und einen weiteren derartigen Array in ein ihm gegenuberliegendes Ende ein. Dann bewirkt der Facharbeiter eine Bewegung jeder Federklemme 72 aus ihrer Bereitschaftsposition in ihre Klemmposition, die in Fig. 10 gezeigt wird. Wie in Fig. 10 zu sehen, steht der bogenförmige mittlere Teil 74 bei sich in Klemmposition befindender Federklemme 72 mit einer Außenfläche einer Seitenwand 42 in Eingriff, und jeder Scheitelteil 79 befindet sich mit einer Trägerplatte 60 in Eingriff. Da die Schenkelteile 76-76 voneinander beabstandet gehalten werden, bewirken sie, daß Druckkräfte durch die Scheitelteile 79-79 auf die Trägerplatten 60-60 ausgeubt werden. Infolgedessen wird bewirkt, daß die negativen Chips 33-33 in Druckeingriff mit den positiven Chips der Arrays angeordnet und in einem derartigen Eingriff gehalten werden, damit die positiven Chips und folglich die optischen Fasern ausgerichtet in dem Gehäuse festgehalten werden.
In Fig. 11 wird eine Spleißvorrichtung 20 für optische Fasern gezeigt, wie sie möglicherweise von einem Hersteller zum Einsatzort versandt wird. Die Vorrichtung ist derart, wie sie in Fig. 1 erscheint, aber natürlich ohne die abgeschlossenen Arrays darin. Eine Verunreinigung der Innenteile der Vorrichtung 20 wird durch Vorsehen von Abdeckungen 90-90 verhindert, und zwar eine an jedem Ende des Gehäuses 40. Jede Abdeckung 90 kann beispielsweise eine Klebstoffbeschichtung aufweisen, damit sie an den Wänden, die ein offenes Ende des Gehäuses bilden, befestigt wird. Des weiteren können Abdeckungen (nicht gezeigt) für die Zugangsöf fnungen 44-44 in den Seitenwänden 42-42 des Gehäuses 40 vorgesehen und vorübergehend abgenommen werden, um die Einführung eines Brechzahlanpassungsmaterials zu gestatten.

Claims

1. Spleißverbindung für optische Fasern, die folgendes umfaßt: einen ersten und einen zweiten anstoßenden abgeschlossenen Array (22) aus optischen Fasern, wobei jeder abgeschlossene Array zwei einander gegenüberliegende flache Substrate (26) enthält, die jeweils mehrere abwechselnd in Langsrichtung verlaufende Nuten (39) und Stege (35) in jeder Hauptfläche davon aufweisen, wobei jeder Endteil jeder Faser des Arrays jeweils zwischen zwei aufeinander ausgerichteten, zueinander weisenden Nuten der beiden Substrate angeordnet ist, und eine Verbindungsvorrichtung für optische Fasern zum Miteinanderverbinden der abgeschlossenen optischen Faserarrays, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung einen Rahmen (40) umfaßt, der folgendes enthält: zwei Seitenwände (42) und zwei Endwände (46),

wobei jede Endwand des Rahmens darin eine Öffnung (48) aufweist, durch die sich eine der abgeschlossenen optischen Faserarrays erstreckt und jede Seitenwand ein nach innen ragendes längliches Stützmittel (51) enthält, wobei

ein längliches Ausrichtungsmittel (33) in einschiebbarem Eingriff mit dem Stützmittel (51) im Rahmen angebracht ist, um so dazwischen einen geschlossenen Hohlraum zu bilden, in dem die beiden aneinanderstoßenden abgeschlossenen Faserarrays (22) aufgenommen werden und in dem veranlaßt wird, daß die beteiligten Fasern des Arrays aufeinander ausgerichtet werden; und

ein Klemmittel (72), das an dem Gehäuse angebracht werden und aus einer ersten Bereitschaftsposition (Fig. 9) in eine zweite Klemmposition (Fig. 10) bewegt werden kann, wo Teile des Klemmittels in Druckeingriff mit dem Ausrichtungsmittel stehen und dadurch die abgeschlossenen Arrays dazwischen aufeinander ausgerichtet in dem Gehäuse halten.

2. Optische Faserverbindung nach Anspruch 1, bei der jede der Seitenwände einen in einer Längsrandfläche der Seitenwand (42) ausgebildeten Längsrand (45) und einen in einer gegenüberliegenden Längsrandfläche (45) davon ausgebildeten Längsabsatz enthält, wobei jede der Längsrandflächen jeder der Seitenwände eine konkave Konfiguration aufweist, die seinen entsprechenden Absatz bildet, wobei es sich bei dem Klemmittel um eine Federklemme (72) handelt, die einander gegenüberliegende Trageteile (79) aufweist, die in der ersten Bereitschaftsposition mittels der konkaven Konfiguration der Seitenwand, bevor die Klemme in die Klemmposition bewegt worden ist, jeweils in Eingriff mit einer der Längsrandflächen (45) der Seitenwand gebracht werden und dadurch die Federklemmen in der Bereitschaftsposition halten.

3. Optische Faserverbindung nach Anspruch 2, bei der das Ausrichtungsmittel zwei Ausrichtungssubstrate (33) enthält, die jeweils mehrere in Längsrichtung verlaufende paralle Nuten (34) in einer Hauptfläche davon aufweisen, wobei die Nuten derart Stege (35) zwischen sich an nach außen weisenden Flächen der beiden Substrate (26) der einander gegenüberliegenden abgeschlossenen Arrays befindenden Nuten (39) übergreifen können, daß dadurch die abgeschlossenen Arrays so aufeinander ausgerichtet werden, daß Enden der abgeschlossenen Arrays aneinanderstoßend zusammengefügt werden, wobei jedes Ausrichtungssubstrat derart zwischen einem das Stützmittel einer Seitenwand bildenden erhöhten Absatz (51) und einem gegenüberliegenden Absatz (51) an der anderen Seitenwand gestützt wird, daß veranlaßt wird, daß die in den Öffnungen in den Endwänden eingesetzten abgeschlossenen Arrays zwischen den beiden Ausrichtungssubstraten aufgenommen werden, wobei die Verbindung weiterhin eine an die jeweilige andere Hauptfläche jedes Ausrichtungssubstrats angrenzende Trägerplatte (60) umfaßt, wodurch, wenn jede der Klemmen aus der Bereitschaftsposition in die Klemmposition bewegt wird, die nach innen gerichteten Teile der Klemmen dann eine entsprechende Trägerplatte in Eingriff nehmen und veranlassen, daß die Trägerplatte und ein zugehöriges Ausrichtungssubstrat in Druckeingriff mit den aufeinander ausgerichteten, aneinanderstoßenden abgeschlossenen Arrays stehen.

4. Optische Faserverbindung nach Anspruch 3, bei der mindestens eine Seitenwand eine Öffnung (44) enthält, damit Zugang zu der Verbindungsstelle zwischen den beiden aufeinander ausgerichteten abgeschlossenen Arrays geschaffen wird, wobei jede Seitenwand mit einer Zugangsöffnung versehen ist, durch die ein Brechzahlanpassungsmaterial in das Gehäuse eingeführt werden kann, und wobei jede Endwand ein Mittel (50) zum Halten jeder Trägerplatte und des zugehörigen Ausrichtungssubstrats in dem Gehäuse enthält.

5. Optische Faserverbindung nach Anspruch 1, die weiterhin ein an jeder Endwand befestigtes Mittel zur Abdeckung der Öffnung, in die ein Endteil eines abgeschlossenen Arrays eingeführt werden soll, enthält.

6. Optische Faserverbindung nach Anspruch 3, bei der jede Seitenwand eine Öffnung (44) enthält, damit Zugang zu der Verbindungsstelle zwischen den beiden aufeinander ausgerichteten abgeschlossenen Arrays geschaffen wird, und bei der die Vorrichtung des weiteren ein Mittel zur Abdeckung jeder Öffnung in jeder Seitenwand enthält.