EP2183627A1 - Faseroptischer steckverbinder mit einer strahlaufweitungsvorrichtung - Google Patents

Faseroptischer steckverbinder mit einer strahlaufweitungsvorrichtung

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EP2183627A1
EP2183627A1 EP08801621A EP08801621A EP2183627A1 EP 2183627 A1 EP2183627 A1 EP 2183627A1 EP 08801621 A EP08801621 A EP 08801621A EP 08801621 A EP08801621 A EP 08801621A EP 2183627 A1 EP2183627 A1 EP 2183627A1
Authority
EP
European Patent Office
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optical
holding block
optical connector
fiber
insert
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08801621A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roger KRÄHENBÜHL
Thomas Ammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huber and Suhner AG
Original Assignee
Huber and Suhner AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber and Suhner AG filed Critical Huber and Suhner AG
Publication of EP2183627A1 publication Critical patent/EP2183627A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B6/3885—Multicore or multichannel optical connectors, i.e. one single ferrule containing more than one fibre, e.g. ribbon type
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    • G02B6/3882—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using rods, pins or balls to align a pair of ferrule ends

Definitions

  • the present invention relates to the field of optical communications. It relates to an optical connector according to the preamble of claim 1.
  • Optical fiber networks are increasingly used in all areas for data transmission because of their wide bandwidth and the insensitivity to electromagnetic interference.
  • connectors which are arranged at the cable or wire ends and safely couple in the inserted state emerging from the fiber ends of a connector side light signals in the fiber ends of the other connector side.
  • Such connector systems require direct contact between the end faces of the ferrules fixed in the individual fibers, which requires precise processing of the ferrules flush with the fiber ends by various grinding processes and precise orientation of the fiber ends when installed in the connector and the mutual alignment in the inserted state.
  • optical means such as lenses in connector systems at the fiber ends in order to expand and parallelize the beams coming from the fiber ends and thereby reduce the requirements for the mutual alignment of the fibers to be connected.
  • Such connector systems are known for single fibers, for example, from US-A-5,768,458 or for several fibers from JP-A-2007041222. Instead of lenses and specially shaped mirror elements can be used (DE-Al -100 43 985).
  • Essential for the optical connector according to the invention is an insert in which the wires of a cable to be connected are inserted on a first side and in which the wires terminate with their optical fibers.
  • This insert has, on a second side, a widening device on which the jets emerge widened out of the fibers.
  • the insert comprises two separate, composable sub-elements, one of which is designed as a widening device and the other as a holding block for receiving the ends of the wires. This advantageously makes it possible to process the fiber ends with comparatively few restrictions when the wire ends have already been picked up by the holding block.
  • the holding block and the expansion device are formed and adapted to each other, that in the composite insert, the fibers of the wire end received by the holding block with a fiber portion of predetermined length out of the holding block and project into the expansion device.
  • the fiber ends are freely accessible and can be processed with a laser process precisely and quickly.
  • the wire ends can be accommodated in a particularly simple manner if the holding block has, for each of the wire ends, a wire bore extending from the first side into the holding block, which passes via a subsequent insertion cone into a fiber hole ending on the opposite side of the holding block.
  • connection density if the core holes or fiber bores are arranged parallel to each other and in several rows one above the other in the holding block.
  • a checkerboard-like or a densest-packed arrangement or other suitable arrangement of the holes can be provided.
  • Lenses or ball lenses or CRIN lenses or comprise reflective optical elements, in particular in the form of mirrors or parabolic mirrors.
  • the second means comprise Justierbohronneus or V-grooves.
  • Another embodiment is characterized in that the end faces of the protruding from the holding block fiber sections are laser-processed, for which purpose preferably a known as laser cleaving process is used.
  • the insert is installed in a housing.
  • the optical fibers are exposed over a predetermined length in a first step to the wire ends belonging to the connector before the wire ends with the exposed fibers are introduced into the holding block and fixed there in a second step such that the exposed fibers respectively protrude with a fiber portion of the holding block, in a third step, the protruding fiber portions are processed by a laser cleaving process, in a fourth step, the holding block with the wire ends received therein is assembled with an expansion device provided to an insert, and finally the insert is installed in a housing.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that a widening device is used, which comprises optical means for widening the rays emerging from the wires, and that the exposed fiber sections are adjusted in the assembly of the holding block and the widening device with respect to the optical means ,
  • the inventive optical connector system comprises two matched optical connectors, which can be detachably connected to each other, wherein the two connectors are designed according to the invention.
  • the inserts of the two connectors are formed identically. Furthermore, it is advantageous if the inserts of the two plugged connectors are aligned with respect to the optical axes and spaced from each other.
  • the connectors can be latched together by a screw connection or a bayonet fitting or by a resilient snap lock, wherein preferably the plug connectors can be locked together in a sealing manner.
  • FIG. 1-4 in different views an embodiment of an insert according to the invention
  • Fig. 5 shows the arrangement of two inserts according to Fig. 1-4 within a connector rsyste ms
  • FIGS. 1-4 are perspective exploded views of the various sub-elements of the insert according to FIGS. 1-4
  • Fig. 7 shows the holding block of the insert of FIG. 14 with the protruding
  • FIG 8a shows an alternative embodiment of Figure 6 alternative expansion device with parabolic mirrors and V-grooves.
  • FIG. 8b shows a longitudinal section through an insert with the expansion device according to FIG. 8a
  • FIG. 9a shows an exemplary embodiment comparable to FIG. 8 with only one mirror per insert or connector
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through an insert with an alternative to FIG. 8
  • FIG. 1 1 in a highly schematic representation of the exemplary installation of the
  • FIG. 1 2 in a highly schematic representation of a connector system with two mated connectors according to FIG. 1 1;
  • Fig. 1 3 different steps in the manufacture of a connector according to the
  • Fig. 1 1 shows a highly schematic representation of a connector 1 10 according to an embodiment of the invention.
  • a connector 1 10 Within the connector 1 10 ends a plurality of optical wires 1 1 5 in a built-in a housing 1 1 1 insert 1 12, which is constructed according to FIGS. 1-7.
  • two connectors 1 10 and 1 10 1 of the same kind are plugged together by way of example, with their inserts 1 1 2, 1 1 2 'according to FIG. 5 in the optical axes 1 36 are aligned and have a distance a from each other over which the two inserts 1 1 2, 1 1 2 'exchange rays.
  • the insert comprises 1 1 2 in this embodiment, a plurality of sub-elements, namely a holding block 1 1 3, an adjusting device 1 17 and an optical expansion block 1 18.
  • the adjusting device 1 17 and the optical expansion block 1 18 together form a widening device 1 14 (Fig. 1-4), which has the task of emerging from the wire ends 1 1 5 rays for Einkopp - widen development in the complementary connector.
  • the holding block 1 13 receives the ends of the wires 1 1 5 with the exposed on a stretch of fibers 1 19 and fixes them mechanically.
  • the adjusting device 1 17 in this embodiment a plate of constant thickness, which has at the corresponding bores 123 holes Justierbohronne 1 24 in the form of precise microbores in which the fibers 1 19, which protrude with fiber sections 1 20 from the holding block 1 13 ( see Fig. 7) are precisely guided with these fiber sections 120.
  • the expansion block 1 18 in this example is a one-piece block of glass or other transparent material, on one outer side of which jet-expanding optical elements in the form of convex lenses 1 16 are formed, which form a bores 121, 1 23 and 124 corresponding double-row arrangement and in composite insert 1 13 correspond to the adjustment holes 124 with respect to the optical axis.
  • the expansion block 1 18 can also be combined with the adjusting device 1 17 to a micromechanically processed unit.
  • the fibers 1 19 are first exposed to a certain length at the individual wires 1 1 5.
  • the wire ends 1 15 with the exposed fibers 1 19 are then inserted into the corresponding holes 121, 1 23 in the holding block 1 13, until the configuration shown in FIG. 7 results, in which the fibers 1 19 with fiber sections 120 protrude freely from the opposite side of the holding block 1 13.
  • the Ein foundedkonusse 122 facilitate the insertion of the fibers 1 19 in the fiber bores 1 23.
  • the protruding from the fiber bores 1 23 fiber sections 120 are now freely accessible for processing, preferably a laser processing (laser cleaving) with a laser beam coming from a laser 1 34 135, in which the length of the fiber portion 1 20 and the end face of the fiber are processed optically precise.
  • laser processing laser cleaving
  • Details of the process of laser cleaving can be found in the following publication: Ammer, T .; Strasser, MM; Studer, H .; Zaina, P .; Compare, C 1 Novel small form factor optical ribbon fiber connector for singlemode applications, Fibers and Optical Passive Components, 2005. Proceedings of 2005 IEEE / LEOS Workshop on, 22-24 June 2005 Page (s): 339-344.
  • FIG. 8 a shows a widening device 1 25 in which the beam coming from the fiber 1 19 is deflected twice over two reflective elements in the form of parabolic mirrors 1 29, 130 and thereby widened.
  • the expansion Device 125 is composed of a separate upper part 126 and a separate lower part 1 27, in each of which one of the parabolic mirrors 1 29, 130 is arranged.
  • V-grooves 1 28 are provided to the pairs of mirrors 129, 1 30 side by side, which adjust in cooperation with the attached upper part 1 26, the inserted fiber sections by clamping and thus form an integrated adjusting device.
  • the insert 132 shown schematically in FIG. 8b thus results.
  • FIG. 9 An exemplary embodiment comparable to FIG. 8 is reproduced in FIG. 9, wherein the partial figure 9a shows the arrangement in the unplugged condition, and the partial figure 9b shows the arrangement in the inserted state.
  • the mutually complementary inserts 138, 138 'each have a widening device 139 or 1 39', which only requires a reflective element in the form of a mirror 137 or 1 37 '.
  • the optical coupling between the two inserts 1 38, 138 'in the inserted state (Fig. 9b) is perpendicular to the optical axis of the two optical fibers 1 19. Due to the special design of the expansion devices 1 39, 1 39', it is possible with only an injection molded part (for the expansion device 139, 1 39 ') to get along that can be used on both sides of the connector.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a widening device 131, which together with the holding block 1 1 3 forms the insert 142.
  • the expansion device 131 contains for expanding the beam in each case a ball lens 1 33, which lies with the ball center point in the optical axis of the associated fiber 1 19.
  • a ball lens 1 33 which lies with the ball center point in the optical axis of the associated fiber 1 19.
  • other types of beam expansion elements are also possible, such as, for example, cylindrical lenses with gradient index (CRIN) or the like.
  • the invention results in an optical connector, which is characterized by the following advantages: • No spacer is needed in the connector.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischer Steckverbinder zum lösbaren Verbinden einer Mehrzahl von optischen Adern (115) mit einem Einsatz (112, 112'), in welchen die Adern (115 ) an einer ersten Seite eingeführt sind, in welchem die Adern (115) mit ihren optischen Fasern (119, 120) enden, und welcher an einer zweiten Seite eine Aufweitungsvorrichtung (117, 118) aufweist, an welcher die Strahlen aus den Fasern (119, 120) aufgeweitet austreten. Eine Vereinfachung in Aufbau und Montage wird dadurch erreicht, dass der Einsatz (112, 112') zwei separate, zusammensetzbare Teilelemente (113; 117, 118) umfasst, von denen das eine als Aufweitungsvorrichtung (117, 118) und das andere als Halteblock (113) zur Aufnahme der Enden der Adern (115) ausgebildet ist.

Description

Optischer Steckverbinder
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der optischen Nachrichtentechnik. Sie betrifft einen optischen Steckverbinder gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Optische Fasernetze werden wegen ihrer grossen Bandbreite und der Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Störfelder zunehmend in allen Bereichen zur Datenübertragung eingesetzt. Zur lösbaren Verbindung zwischen verschiedenen Kabeln bzw. deren Adern werden dabei Steckverbinder verwendet, die an den Kabel- bzw. Aderenden angeordnet sind und im eingesteckten Zustand die aus den Faserenden der einen Verbinderseite austretenden Lichtsignale in die Faserenden der anderen Verbinderseite sicher einkoppeln.
Bei zunehmender Komplexität der Übertragungsnetze und zunehmender Miniaturisierung der eingesetzten Geräte kommt der Packungsdichte der Steckverbindungen eine immer grossere Bedeutung zu. Bei standardisierten Einzelsteckern vom Typ LC, SC, ST oder dgl. werden die erreichbaren Dichten im wesentlichen durch die vergleichsweise grossen Steckergehäuse bestimmt und begrenzt. Eine gewisse Verdichtung lässt sich durch die paarweise Zusammen- fassung von Einzelnsteckern zu Duplex-Steckern erreichen (siehe z.B. die EP-Al-I 341 01 5). Andere Steckverbindersysteme vom Typ MT erreichen durch eine gemeinsame Ferrule für eine Mehrzahl von Fasern zwar höhere Dichten, sind jedoch auf bandförmige optische Kabel (sog. „ribbons") beschränkt und für die gemeinsame Steckverbindung zwischen EinzelAdem nicht geeignet (siehe z.B. die EP-A2-0 997 757 oder die WO-Al -2006098734).
Insbesondere benötigen derartige Steckverbindersysteme den direkten Kontakt zwischen den Endflächen der in den Ferrulen fixierten Einzelfasern, was eine genaue Bearbeitung der mit den Ferrulen bündigen Faserenden durch verschiedenartige Schleifprozesse und eine präzise Orientierung der Faserenden beim Einbau in die Steckverbinder und beim gegenseitigen Ausrichten im eingesteckten Zustand erfordert. Es ist andererseits bekannt, in Steckverbindersystemen an den Faserenden optische Mittel wie z.B. Linsen einzusetzen, um die aus den Faserenden kommenden Strahlenbündel aufzuweiten und zu parallelisieren und damit die Anforderungen an die gegenseitige Ausrichtung der zu verbindenden Fasern herabzusetzen. Derartige Steckverbindersysteme sind für Einzel- fasern beispielsweise aus der US-Al -5,768,458 oder für mehrere Fasern aus der JP-A- 2007041222 bekannt. Anstelle von Linsen können auch speziell geformte Spiegelelemente eingesetzt werden (DE-Al -100 43 985).
Aufwändig und problematisch ist bei derartigen Steckverbindersystemen jedoch die Konfektionierung der Faserenden und deren Ausrichtung und Fixierung bezüglich der strahlaufwei- tenden optischen Mittel bzw. Elemente.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Steckverbinder sowie ein optisches Steckverbindersystem zu schaffen, welche hohe Verbinderdichten ermöglicht, einfach aufgebaut sind und sich durch eine vereinfachte Konfektionierung der Kabel- bzw. A- derenden auszeichnen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 , 1 2 und 14 gelöst. Wesentlich für den optischer Steckverbinder gemäss der Erfindung ist ein Einsatz, in welchen die zu verbindenden Adern eines Kabels an einer ersten Seite eingeführt sind und in welchem die Adern mit ihren optischen Fasern enden. Dieser Einsatz weist an einer zweiten Seite eine Aufweitungsvorrichtung auf, an welcher die Strahlen aus den Fasern aufgeweitet austreten. Der Einsatz umfasst zwei separate, zusammensetzbare Teilelemente, von denen das eine als Aufweitungsvorrichtung und das andere als Halteblock zur Aufnahme der Enden der Adern ausgebildet ist. Hierdurch wird es vorteilhafterweise möglich, die Faserenden mit vergleichsweise wenigen Einschränkungen noch zu bearbeiten, wenn die Aderenden bereits von dem Halteblock aufgenommen sind. Vorzugsweise sind der Halteblock und die Aufweitungsvorrichtung so ausgebildet und aneinander angepasst, dass beim zusammengesetzten Einsatz die Fasern der vom Halteblock aufgenommenen Aderenden mit einem Faserabschnitt vorbestimmter Länge aus dem Halteblock heraus- und in die Aufweitungsvorrichtung hineinragen. Damit sind die Faserenden frei zugänglich und können mit einem Laserverfahren präzise und schnell bearbeitet werden.
Besonders einfach lassen sich die Aderenden aufnehmen, wenn der Halteblock für jedes der Aderenden eine von der ersten Seite in den Halteblock hineinreichende Aderbohrung aufweist, die über einen anschliessenden Einführkonus in eine auf der gegenüberliegenden Seite des Halteblocks endende Faserbohrung übergeht.
Dabei ist es für die Verbindungsdichte von Vorteil, wenn die Aderbohrungen bzw. Faserbohrungen parallel zueinander und in mehreren Reihen übereinander im Halteblock angeordnet sind. Hierbei kann eine Schachbrett-artige oder eine dichtest-gepackte Anordnung oder eine andere geeignete Anordnung der Bohrungen vorgesehen werden.
Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen optischen Steckverbinders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitungsvorrichtung erste Mittel zum Aufweiten der aus den
Adern austretenden Strahlen sowie zweite Mittel zum Aufnehmen und Einjustieren der aus dem Halteblock herausstehenden Faserabschnitte im Bezug auf die ersten Mittel aufweist, wobei entweder die ersten Mittel refraktive optische Elemente, insbesondere in Form von
Linsen oder Kugellinsen oder CRIN-Linsen, umfassen, oder reflektive optische Elemente, insbesondere in Form von Spiegeln bzw. Parabolspiegeln, umfassen.
Cemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die zweiten Mittel Justierbohrungen oder V-Nuten. Eine andere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirnflächen der aus dem Halteblock herausstehenden Faserabschnitte laserbearbeitet sind, wobei hierzu vorzugsweise ein als Laser Cleaving bekannter Prozess eingesetzt wird.
Vorzugsweise ist der Einsatz in ein Gehäuse eingebaut.
Beim erfindungsgemässen Verfahren werden in einem ersten Schritt an den zum Steckverbinder gehörenden Aderenden die optischen Fasern über eine vorgegebene Länge freigelegt, bevor in einem zweiten Schritt die Aderenden mit den freigelegten Fasern in den Halteblock eingeführt und dort fixiert werden, derart, dass die freigelegten Fasern jeweils mit einem Faserabschnitt aus dem Halteblock herausstehen, in einem dritten Schritt die herausstehen- den Faserabschnitte mit einem Laser-Cleaving-Prozess bearbeitet werden, in einem vierten Schritt der Halteblock mit den darin aufgenommenen Aderenden mit einer bereitgestellten Aufweitungsvorrichtung zu einem Einsatz zusammengesetzt wird, und schliesslich der Einsatz in ein Gehäuse eingebaut wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass eine Aufweitungsvorrichtung verwendet wird, welche optische Mittel zum Aufweiten der aus den Adern austretenden Strahlen umfasst, und dass die freiliegenden Faserabschnitte beim Zusammensetzen des Halteblocks und der Aufweitungsvorrichtung im Bezug auf die optischen Mittel einjustiert werden.
Das erfindungsgemässe optische Steckverbindersystem umfasst zwei aufeinander abge- stimmte optische Steckverbinder, welche lösbar miteinander verbunden werden können, wobei die beiden Steckverbinder erfindungsgemäss ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die Einsätze der beiden Steckverbinder gleichartig ausgebildet. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Einsätze der beiden zusammengesteckten Steckverbinder bezüglich der optischen Achsen aufeinander ausgerichtet sind und einen Abstand voneinander aufweisen.
Insbesondere können die Steckverbinder durch eine Verschraubung oder einen Bajonettver- Schluss oder durch eine federnde Schnellverrastung miteinander verrastbar sind, wobei vorzugsweise die Steckverbinder miteinander dichtend verrastbar sind.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1-4 in verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel eines Einsatzes nach der Erfindung;
Fig. 5 die Anordnung zweier Einsätze nach Fig. 1-4 innerhalb eines Steckverbinde rsyste ms;
Fig. 6 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung die verschiedenen Teilelemente des Einsatzes nach Fig. 1-4
Fig. 7 den Halteblock des Einsatzes aus Fig. 14 mit den herausstehenden, der
Bearbeitung zugänglichen Faserabschnitten;
Fig. 8a eine zum Ausführungsbeispiel der Fig. 6 alternative Aufweitungsvorrichtung mit Parabolspiegeln und V-Nuten;
Fig. 8b einen Längsschnitt durch einen Einsatz mit der Aufweitungsvorrichtung nach Fig. 8a; Fig. 9a ein zu Fig. 8 vergleichbares Ausführungsbeispiel mit nur einem Spiegel pro Einsatz bzw. Steckverbinder;
Fig. 9b die optische Kopplung zwischen den Einsätzen beider Steckverbinder aus
Fig. 9a im zusammengesteckten Zustand;
Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Einsatz mit einer zu Fig. 8 alternativen
Aufweitungsvorrichtung mit Kugellinsen;
Fig. 1 1 in einer stark schematisierten Darstellung den beispielhaften Einbau des
Einsatzes nach Fig. 1-4 in einen Steckverbinder;
Fig. 1 2 in einer stark schematisierten Darstellung ein Steckverbindersystem mit zwei zusammengesteckten Steckverbindern gemäss Fig. 1 1 ;
Fig. 1 3 verschieden Schritte bei der Herstellung eines Steckverbinders gemäss der
Erfindung.
Fig. 1 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung einen Steckverbinder 1 10 gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Innerhalb des Steckverbinders 1 10 endet eine Mehrzahl von optischen Adern 1 1 5 in einem in ein Gehäuse 1 1 1 eingebauten Einsatz 1 12, der gemäss den Fig. 1-7 aufgebaut ist. In dem in Fig. 1 2 dargestellten Steckverbindersystem 100 sind beispielhaft zwei Steckverbinder 1 10 und 1 101 der gleichen Art zusammengesteckt, wobei deren Einsätze 1 1 2, 1 1 2' gemäss Fig. 5 in den optischen Achsen 1 36 aufeinander ausgerichtet sind und voneinander einen Abstand a haben, über den die beiden Einsätze 1 1 2, 1 1 2' Strahlen austauschen.
Wie insbesondere aus Fig. 6 zu erkennen ist, umfasst der Einsatz 1 1 2 bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere Teilelemente, nämlich einen Halteblock 1 1 3, eine Justiervorrichtung 1 17 und einen optischen Aufweitungsblock 1 18. Die Justiervorrichtung 1 17 und der optische Aufweitungsblock 1 18 bilden zusammen eine Aufweitungsvorrichtung 1 14 (Fig. 1-4), welche die Aufgabe hat, die aus den Aderenden 1 1 5 austretenden Strahlen für die Einkopp- lung in den komplementären Steckverbinder aufzuweiten. Der Halteblock 1 13 nimmt die Enden der Adern 1 1 5 mit den auf einer Strecke freigelegten Fasern 1 19 auf und fixiert sie mechanisch. Dazu sind im Halteblock 1 13 in zwei Reihen übereinander vorzugsweise parallele Anordnungen von jeweils einer Aderbohrung 121 , einem Einführkonus 122 und einer Faserbohrung 1 23 vorgesehen, die in Einsteckrichtung der Ader 1 1 5 hintereinander angeordnet sind und die Adern 1 1 5 bzw. die Fasern 1 19 in der in Fig. 5 gezeigten Weise auf- nehmen.
Die Justiervorrichtung 1 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Platte konstanter Dicke, die an den den Faserbohrungen 123 entsprechenden Stellen Justierbohrungen 1 24 in Form von präzisen Mikrobohrungen aufweist, in denen die Fasern 1 19, die mit Faserabschnitten 1 20 aus dem Halteblock 1 13 herausstehen (siehe Fig. 7), mit diesen Faserabschnitten 120 präzise geführt sind.
Der Aufweitungsblock 1 18 ist in diesem Beispiel ein einstückiger Block aus Glas oder einem anderen durchsichtigen Material, auf dessen einer Aussenseite strahlaufweitende optische Elemente in Form von konvexen Linsen 1 16 ausgeformt sind, die eine den Bohrungen 121 , 1 23 und 124 entsprechende zweireihige Anordnung bilden und bei zusammengesetztem Einsatz 1 13 mit den Justierbohrungen 124 bezüglich der optischen Achse korrespondieren. Der Aufweitungsblock 1 18 kann aber auch mit der Justiervorrichtung 1 17 zu einer mikromechanisch bearbeiteten Einheit zusammengefasst sein.
Bei der Konfektionierung werden an den einzelnen Adern 1 1 5 zunächst die Fasern 1 19 auf einer gewissen Länge freigelegt. Die Aderenden 1 15 mit den freigelegten Fasern 1 19 wer- den dann in die entsprechenden Bohrungen 121 , 1 23 in dem Halteblock 1 13 eingeführt, bis sich die in Fig. 7 dargestellte Konfiguration ergibt, bei der die Fasern 1 19 mit Faserabschnitten 120 aus der gegenüberliegenden Seite des Halteblocks 1 13 frei herausstehen. Die Einführkonusse 122 erleichtern dabei das Einführen der Fasern 1 19 in die Faserbohrungen 1 23. Die aus den Faserbohrungen 1 23 herausstehenden Faserabschnitte 120 sind nun frei zugänglich für eine Bearbeitung, vorzugsweise eine Laserbearbeitung (Laser Cleaving) mit einem aus einem Laser 1 34 stammenden Laserstrahl 135, bei der die Länge des Faserabschnitts 1 20 und die Stirnfläche der Faser optisch präzise bearbeitet werden. Einzelheiten zu dem Prozess des Laser Cleaving können der folgenden Veröffentlichung entnommen werden: Ammer, T.; Strasser, M. M.; Studer, H.; Zaina, P.; Compare, C1 Novel small form factor optical ribbon fiber connector for singlemode applications, Fibres and Optical Passive Components, 2005. Proceedings of 2005 IEEE/LEOS Workshop on, 22-24 June 2005 Page(s): 339 - 344.
Die so vorbereitete Anordnung aus Adern 1 1 5 und Halteblock 1 1 3 wird nun mit der bereitgestellten Aufweitungsvorrichtung 1 14 zusammengebaut, wobei die freistehenden Faserabschnitte 120 gemäss Fig. 5 in die Justierbohrungen 1 24 der Justiervorrichtung 1 1 7 eintau- chen und mit der Stirnfläche an den Aufweitungsblock 1 18 mehr oder weniger anstossen. Im Betrieb treten die Strahlen aus den Faserenden aus und in den Aufweitungsblock 1 18 ein, den sie - durch die optischen Aufweitungselemente 1 16 aufgeweitet - auf der gegenüberliegenden Seite verlassen. Im gleichartigen Cegenstecker werden sie in umgekehrter Weise wieder fokussiert und in die Faserenden eingekoppelt. Auf diese Weise ist eine Kopplung zwischen den Steckverbindern möglich, die weder einen direkten mechanischen Kontakt zwischen den Frontseiten der Steckverbinder erfordert, noch ein hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen.
Andere Ausführungsbeispiele für Aufweitungsvorrichtungen im Rahmen der Erfindung sind in den Fig. 8 bis 10 wiedergegeben. Fig. 8a zeigt eine Aufweitungsvorrichtung 1 25, bei wel- eher der aus der Faser 1 19 kommende Strahl über zwei reflektive Elemente in Form von Parabolspiegeln 1 29, 130 zweimal umgelenkt und dabei aufgeweitet wird. Die Aufweitungs- Vorrichtung 125 setzt sich dabei aus einem separaten Oberteil 126 und einem separaten Unterteil 1 27 zusammen, in denen jeweils einer der Parabolspiegel 1 29, 130 angeordnet ist. Im Unterteil 127 sind zu den Spiegelpaaren 129, 1 30 passend nebeneinander V-Nuten 1 28 vorgesehen, die im Zusammenwirken mit dem aufgesetzten Oberteil 1 26 die eingelegten Faserabschnitte klemmend justieren und so eine integrierte Justiervorrichtung bilden. Zusammen mit dem Halteblock 1 13 ergibt sich so der in Fig. 8b schematisch dargestellte Einsatz 132.
Ein zu Fig. 8 vergleichbares Ausführungsbeispiel ist in Fig. 9 wiedergegeben, wobei die Teilfigur 9a die Anordnung im ausgesteckten, und die Teilfigur 9b die Anordung im eingesteck- ten Zustand zeigt. Die zueinander komplementären Einsätze 138, 138'haben jeweils eine Aufweitungsvorrichtung 139 bzw. 1 39', die mit nur einem reflektiven Element in Form eines Spiegels 137 bzw. 1 37' auskommt. Die optische Kopplung zwischen den beiden Einsätzen 1 38, 138' im eingesteckten Zustand (Fig. 9b) erfolgt senkrecht zur optischen Achse der beiden optischen Fasern 1 19. Durch die spezielle Ausgestaltung der Aufweitungsvorrichtungen 1 39, 1 39' ist es möglich, mit nur einem Spritzgussteil (für die Aufweitungsvorrichtung 139, 1 39') auszukommen, dass auf beiden Seiten der Steckverbindung eingesetzt werden kann.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aufweitungsvorrichtung 131 , die mit dem Halteblock 1 1 3 zusammen den Einsatz 142 bildet. Die Aufweitungsvorrichtung 131 enthält zum Aufweiten des Strahls jeweils eine Kugellinse 1 33, die mit dem Kugelmittel- punkt in der optischen Achse der zugehörigen Faser 1 19 liegt. Möglich sind aber auch andere Arten von Strahlaufweitungselementen wie zum Beispiel Zylinderlinsen mit Gradienten- Index (CRIN) oder dgl..
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein optischer Steckverbinder, der sich durch die folgenden Vorteile auszeichnet: • Es wird in der Steckverbindung kein Abstandshalter benötigt.
• Es muss kein Faserblock poliert werden.
• Es müssen keine Vorkehrungen für ein Index-Matching getroffen werden.
• Die Anforderungen an die Präzision des Halteblocks sind gering.
• Die Gesamtheit der Fasern kann in einem Prozess bearbeitet werden.
• Es ist ein mechanischer Kontakt zwischen den Faserenden und der Aufweitungsvorrichtung möglich.
BEZUCSZEICHENLISTE
100 Steckverbindersystem
1 10,1 10' Steckverbinder
1 1 1 Gehäuse
1 1 2,1 1 2' Einsatz
1 13 Halteblock
1 14,125,1 31 Aufweitungsvorrichtung
1 15 Ader (Kabelende optisches Kabel )
1 16 Linse
1 17 Justiervorrichtung
1 18 Aufweitungsblock
1 19 optische Faser
120 Faserabschnitt
121 Aderbohrung
122 Einführkonus
123 Faserbohrung
124 Justierbohrung
126 Oberteil 127 Unterteil
128 V-N ut
1 29,130 Parabolspiegel
132,142 Einsatz
133 Kugellinse
134 Laser
135 Laserstrahl
136 optische Achse
137,137' Spiegel
138,138' Einsatz
139,1 39' Aufweitungsvorrichtung a Abstand (Einsätze)

Claims

Patentansprüche
1. Optischer Steckverbinder (110, 110') zum lösbaren Verbinden einer Mehrzahl von optischen Adern (115) mit einem Einsatz (112, 112'; 132, 138, 138', 142), in wel- chen die Adern (115) an einer ersten Seite eingeführt sind, in welchem die Adern
(115) mit ihren optischen Fasern (119, 120) enden, und welcher an einer zweiten Seite eine Aufweitungsvorrichtung (114, 125, 131, 139, 139') aufweist, an welcher die Strahlen aus den Fasern (119, 120) aufgeweitet austreten, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (112, 112'; 132, 138, 138', 142) zwei separate, zusammensetzbare Teilelemente (113; 114, 125, 131, 139, 139') umfasst, von denen das eine als Aufweitungsvorrichtung (114, 125, 131, 139, 139') und das andere als Halteblock (113) zur Aufnahme der Enden der Adern (115) ausgebildet ist.
2. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteblock (113) und die Aufweitungsvorrichtung (114, 125, 131, 139, 139') so ausgebil- det und aneinander angepasst sind, dass beim zusammengesetzten Einsatz (112, 112';
132, 138, 138', 142) die Fasern (119) der vom Halteblock (113) aufgenommenen Aderenden (115) mit einem Faserabschnitt (120) vorbestimmter Länge aus dem Halteblock (113) heraus- und in die Aufweitungsvorrichtung (114, 125, 131, 139, 139') hineinragen.
3. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteblock (113) für jedes der Aderenden (115) eine von der ersten Seite in den Halteblock (113) hineinreichende Aderbohrung (121) aufweist, die über einen anschüessenden Einführkonus (122) in eine auf der gegenüberliegenden Seite des Halteblocks (113) endende Faserbohrung (123) übergeht.
4. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aderbohrungen (1 21 ) bzw. Faserbohrungen (1 23) parallel zueinander und in mehreren Reihen übereinander im Halteblock angeordnet sind.
5. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitungsvorrichtung (1 14, 125, 131 , 139, 139') erste Mittel (1 16; 129, 1 30; 133,
1 37, 1 37') zum Aufweiten der aus den Adern (1 15) austretenden Strahlen sowie zweite Mittel (1 24, 128) zum Aufnehmen und Einjustieren der aus dem Halteblock (1 13) herausstehenden Faserabschnitte (120) im Bezug auf die ersten Mittel (1 16; 129, 130, 1 33, 1 37, 137') aufweist.
6. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel refraktive optische Elemente, insbesondere in Form von Linsen (1 16) oder Kugellinsen (133) oder GRIN-Linsen, umfassen.
7. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel reflektive optische Elemente, insbesondere in Form von Spiegeln (137, 1 37') bzw. Parabolspiegeln (129, 130), umfassen.
8. Optischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel Justierbohrungen (124) umfassen.
9. Optischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel V-Nuten (1 28) umfassen.
10. Optischer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der aus dem Halteblock (1 1 3) herausstehenden Faserabschnitte (1 20) laserbearbeitet sind.
1 1. Optischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (1 12, 1 12') in ein Gehäuse (1 1 1 ) eingebaut ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Steckverbinders (1 10, 1 10') nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt an den zum Steckverbinder gehörenden Aderenden (1 15) die optischen Fasern (1 19) über eine vorgegebene Länge freigelegt werden, dass in einem zweiten Schritt die Aderenden (1 15) mit den freigelegten Fasern (1 19) in den Halteblock (1 13) eingeführt und dort fixiert werden, derart, dass die freigelegten Fasern (1 19) jeweils mit einem Faserabschnitt (120) aus dem Halteblock (1 13) herausstehen, dass in einem dritten Schritt die herausstehenden Faserabschnitte (120) mit einem Laser-Cleaving-Prozess bearbeitet werden, dass in einem vierten
Schritt der Halteblock (1 13) mit den darin aufgenommenen Aderenden (1 15) mit einer bereitgestellten Aufweitungsvorrichtung (1 14, 125, 131 ) zu einem Einsatz (1 12, 1 12') zusammengesetzt wird, und dass der Einsatz (1 12, 1 12') in ein Gehäuse (1 1 1 ) eingebaut wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufweitungsvorrichtung (1 14, 125, 131 , 139, 139') verwendet wird, welche optische Mittel (1 16; 129, 130; 133, 137, 137') zum Aufweiten der aus den Adern (1 15) austretenden Strahlen umfasst, und dass die freiliegenden Faserabschnitte (120) beim Zusammensetzen des Halteblocks (1 13) und der Aufweitungsvorrichtung (1 14, 125, 131 , 139, 139') im Bezug auf die optischen Mittel (1 16; 129, 130; 133, 137, 137') einjustiert werden.
14. Optisches Steckverbindersystem (100), umfassend zwei aufeinander abgestimmte optische Steckverbinder (1 10, 1 10'), welche lösbar miteinander verbunden werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steckverbinder (1 10, 1 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ausgebildet sind.
15. Optisches Steckverbindersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (1 1 2, 1 1 21) der beiden Steckverbinder (1 10, H O1) gleichartig ausgebildet sind.
16. Optisches Steckverbindersystem nach Anspruch 14 oder 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (1 12, 1 1 2') der beiden zusammengesteckten Steckverbinder (1 10,
1 10') bezüglich der optischen Achsen (136) aufeinander ausgerichtet sind und einen Abstand (a) voneinander aufweisen.
1 7. Optisches Steckverbindersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (1 10, 1 10') durch eine Verschraubung oder ei- nen Bajonettverschluss oder eine federnde Schnellverrastung miteinander verrastbar sind.
18. Optisches Steckverbindersystem nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (1 10, 1 10') miteinander dichtend verrastbar sind.
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