WO2009103174A1 - Steckverbindungsanordnung für lichtwellenleiter - Google Patents

Steckverbindungsanordnung für lichtwellenleiter Download PDF

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WO2009103174A1
WO2009103174A1 PCT/CH2009/000060 CH2009000060W WO2009103174A1 WO 2009103174 A1 WO2009103174 A1 WO 2009103174A1 CH 2009000060 W CH2009000060 W CH 2009000060W WO 2009103174 A1 WO2009103174 A1 WO 2009103174A1
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output part
output
optical waveguides
optical
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PCT/CH2009/000060
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Alois Bissig
Erich Zurfluh
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Alplight
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
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    • G02B6/3849—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture with means preventing fibre end damage, e.g. recessed fibre surfaces using mechanical protective elements, e.g. caps, hoods, sealing membranes
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    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3895—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs identification of connection, e.g. right plug to the right socket or full engagement of the mating parts
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • G02B2006/4297—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources having protection means, e.g. protecting humans against accidental exposure to harmful laser radiation

Definitions

  • the invention relates to a
  • the optical waveguides can also be referred to as optical fibers or optical fiber cables.
  • the optical waveguides may be, for example, quartz glass fibers, sapphire glass fibers, other types of glass fibers, so-called HardClad silica fibers (HCS), polymer fibers (POF), waveguides and / or so-called photonic crystal fibers (PCF) a combination of optical fibers with one or more lenses is conceivable.
  • Connector assembly is not limited to use with optical fibers, but can also be used in irradiation arrangements in which active and / or passive optical components of coherent and / or non-coherent type such as laser diodes, light emitting diodes (LEDs), halogen lamps and the like associated with an input and / or an output of the connector assembly. Furthermore, the inventive
  • Connector assembly suitable for irradiation arrangements in which detectors or beam modifying Components such as photodiodes, optical isolators, lens assemblies, prisms, non-linear optical components or components and the like are associated with the input and / or the output of the connector assembly.
  • detectors or beam modifying Components such as photodiodes, optical isolators, lens assemblies, prisms, non-linear optical components or components and the like are associated with the input and / or the output of the connector assembly.
  • a connector assembly may be used, for example, in the medical device arts, particularly for exposure purposes, but is not limited to applications in the field.
  • Irradiation arrangements or sources with a laser as the light source are used in medical technology in many ways. Such irradiation arrangements are used, for example, in photodynamic therapy (PDT), photodynamic disinfection (PDD) and in low-level light therapy (LLLT). Furthermore, such PDT, photodynamic therapy (PDT), photodynamic disinfection (PDD) and in low-level light therapy (LLLT). Furthermore, such PDT, photodynamic disinfection (PDD) and in low-level light therapy (LLLT). Furthermore, such PDT, photodynamic disinfection (PDD) and in low-level light therapy (LLLT). Furthermore, such LLLT.
  • FIG. 1 shows a known SMA plug connection arrangement 1 (sub-miniature A plug connection arrangement) with an SMA plug connector as the input part 2 and an SMA plug connector as the output part 3, such as two optical waveguides 4, one each the input part 2 and one connected to the output part 3, via a coupling 5 designed as a connecting part connects to each other ( Figure Ia).
  • SMA plug connection arrangement 1 sub-miniature A plug connection arrangement
  • FIG. 2a shows a ST connector (straight tip connector)
  • FIG. 2b shows a DIN connector (German industrial standard connector)
  • FIG. 2c shows an SC connector (subscriber connector / standard connector connector)
  • FIG. 2d shows an FC connector (ferrule connector connector)
  • FIG. 2e shows an SMA connector as in FIG.
  • Connector assemblies are used, are often designed so that the radiation can escape unhindered and thus pose a danger to the user and the patient.
  • Laser irradiation arrangements are therefore typically assigned according to laser classifications IEC 60825-1 and ANSI Z.136.1 of laser class 3B or 4, respectively, and correspondingly marked.
  • the laser class 3B are associated with laser irradiation arrangements whose accessible laser radiation is dangerous to the eye and in special cases also to the skin is, with diffuse scattered light is generally harmless.
  • Laser class 4 is assigned to laser irradiation arrangements whose accessible laser radiation is very dangerous to the eye and dangerous to the skin, whereby diffuse scattered light can be dangerous and the laser radiation can cause fire or explosion (compare http://de.wikipedia.org / wiki / laser).
  • Connection assembly with a light-blocking damper known that prevents light from exiting the optical fiber when the connection assembly is open, i. if no mating connector is inserted in the connection arrangement.
  • the protective flap is pivotally mounted and can be pushed out of the light path by the mating connector.
  • duplex connector a connector assembly with at least two juxtaposed optical connectors is described (so-called duplex connector). It is a swiveling, protective flap provided for closing the open sides of the plug, which can be opened manually.
  • US Pat. No. 6,572,274 B1 discloses a safety flap module which fits onto a standard connector for optical waveguides and which interrupts a light path emanating from the connector for safety reasons.
  • the module includes a cap-like structure and a protective shield on which a rectangular flap is mounted swingably at right angles.
  • an insufficient plug contact that is to say, a plug contact in which the radiation is not completely conducted from one optical waveguide into the other optical waveguide but at least partially past the other optical waveguide.
  • the use of contaminated and / or insufficiently terminated or processed plugs and / or optical waveguides, which represents a potential risk of overheating, can not be recognized thereby.
  • the protective flap there may be an impairment of the radiation to be transported or even damage or destruction of the optical waveguide. In the case of overheating of an optical waveguide and / or the
  • Connector assembly for example, the incoming light transporting and / or the outgoing light transporting (each viewed from the connector assembly) damaged or even destroyed, which would result in that only an insufficient radiation power is passed.
  • PDT photodynamic therapy
  • PDD photodynamic disinfection
  • the present invention has for its object to provide a connector assembly for optical fibers, the application of which in connection with the transport of radiation / light is safer than the application known
  • Connector assemblies is.
  • the combined use of the inventive connector assembly with a laser irradiation arrangement to allow a cost-effective reduction of the laser class 3B or 4 on the laser class 2M or an underlying, less dangerous laser class.
  • the accessible laser radiation is only in the visible range (400 nanometers to 700 nanometers). It is also harmless to the eye with short-term radiation duration (up to 0.25 seconds) as long as no optical instruments such as magnifying glasses or binoculars are used (see http://de.wikipedia.org/wiki/Laser).
  • a connector assembly has an incoming light / incoming radiation input, an outgoing light / outgoing radiation output, and a connector, the input and output members being connectable via the connector.
  • the input part can also be used for outgoing light and the output part for incoming light.
  • at least one optical waveguide can be coupled into the input part and into the output part.
  • the Input part and the output part are preferably designed as a plug, wherein the input part can be designed as a so-called male plug and the output part as a female plug (or vice versa).
  • the connector assembly has a pivotally mounted flap, which is arranged such that it prevents the exit of light or radiation from the connector assembly in remote from the connecting part output part.
  • a condition sensor is provided which detects a proper connection of the output part and the input part.
  • the protective flap provides "passive" protection against light leaking out of the connector assembly, such as laser radiation, in the event that the connector assembly is open, ie, the output member is not attached
  • the condition sensor detects a correct connection of the input member to the output member through the connector ie a correct plug connection.
  • the connector assembly according to the invention comprises a temperature sensor which is arranged such that an impermissible temperature increase in the input part and / or in the output part can be detected by it.
  • Temperature sensor is preferably arranged in the vicinity of both the input part and the output part, when the output part is connected to the input part. Inadmissible is considered a temperature increase, which could lead to damage or destruction of the input part and / or the output part and / or an optical waveguide coupled into the input part or the output part.
  • Connector assembly is directed, if none to an inadmissible temperature increase and finally to a destruction leading conditions exist, such as contamination of an optical waveguide, the input part or the output part.
  • Connector assembly advantageously provides effective, simple, and cost effective protection against damage to a user caused by light leaking accidentally out of the connector assembly (eg, in an open connector assembly). As unintentionally emerging light such light is defined, which emerges when the connector assembly is opened.
  • Figure 1 is a schematic representation of a known SMA connector assembly in side view in the closed state (Figure Ia) and in the open state (Figure Ib), Figure 2 plug known
  • Figure 4 is a schematic longitudinal sectional view of the inventive Connector assembly according to Figure 3a with emerging radiation
  • FIG. 5 is a schematic representation of Figure 5
  • Figure 6 is a schematic representation of
  • FIG. 7 schematically shows a cross section (FIG. 7 a) and a longitudinal section (FIG. 7 b) through a light waveguide
  • Figure 8 is a schematic
  • FIG. 9 shows the illustration according to FIG. 8 with a completely shown optical waveguide.
  • FIG. 3 shows an inventive device
  • Plug connection arrangement 10 with an input part 11 for an incoming optical waveguide 13 and an output part 12 for an outgoing optical waveguide 13.
  • the input part 11 and the output part 12 are preferably in each case as a fiber guide, in particular as Ferrule with a guide for one or more optical fibers, executed.
  • the input part 11 and the output part 12 are preferably brought together in a housing 14, wherein a connecting part 15 for connecting the
  • Input part 11 is provided with the output part 12.
  • the connecting part 15 in FIG. 3 is mounted on the output part 12.
  • a protective flap 16 is provided near the output part-side opening of the housing 14, which, in particular resilient, is pivotally mounted.
  • connection member 15 for resting ( Figure 3c), so that they can no longer obstruct the radiation path.
  • the protective flap 16 is then substantially parallel to the radiation path. It is also conceivable embodiment in which the protective flap 16 comes to rest on the output part 12 and / or the input part 11.
  • FIG. 4 shows the open, unplugged connector arrangement from which radiation 6 occurs. Without the protective flap 16, the radiation would strike the eye 7 and could injure it.
  • the dimensions (or the extent) of the protective flap 16 in the transverse direction to the radiation are selected to be correspondingly large, so that the radiation can not also partially pass the protective flap 16 on the eye 7.
  • the protective flap 16 has a rectangular area extending perpendicular to the longitudinal direction.
  • a state sensor 17 is provided, which detects a proper connection of the input part 11 to the output part 12. That is, the state sensor 17 detects when a plug connection between the input part 11 and the output part 12 has come about as intended.
  • the condition sensor is preferably an electrical sensor, for example a touch switch and / or a proximity switch.
  • the state sensor 17 can be designed, for example, as a capacitive, inductive and / or optical sensor.
  • the state sensor 17 is exemplified as a switch with a unspecified button, which is actuated when attaching the output part 12 (here indirectly via the connecting part 15).
  • Output / outputs are connected to an evaluation unit (not shown), in particular an evaluation electronics. If the evaluation unit receives an output signal from the state sensor 17, it interprets this to mean that a proper plug connection has been established and outputs a switch-on signal for a light source, for example a laser (not shown), which then injects radiation into the plug-in arrangement 10 Fiber optic cable 13 feeds. In this way it is ensured that only radiation passes through the connector assembly 10, if a proper plug connection is given. Thus, in addition to the protective flap 16, there is further protection against unintentionally emerging radiation.
  • a light source for example a laser (not shown)
  • the connector assembly 10 further preferably has a temperature sensor 18, by means of which an impermissible temperature rise, which leads to damage or at least partial destruction of the
  • Connector assembly 10 or one of the optical waveguide 13 can lead, can be detected.
  • the temperature sensor 18 is preferably in the closed state of the connector assembly 10 both near the incoming and near the outgoing
  • the temperature sensor 18 is preferably arranged in the vicinity of the incoming optical waveguide 13 or in the vicinity of the input part 11, namely near the point at which it comes to a coupling between the two optical waveguides 13 in the closed state.
  • the optical waveguide is understood, which is connected to the input part 11 and is guided via the radiation to the connector assembly 10.
  • the optical waveguide 13 is understood, which is connected to the output part 12 and is discharged via the radiation from the connector assembly 10.
  • the temperature sensor 18 preferably comprises a heat-dependent resistor, a bimetallic strip and / or the like and may be designed as a so-called thermal switch.
  • the output or the outputs of the temperature sensor 18 are connected to the evaluation unit (not shown).
  • the Evaluation unit processes the output signal of the temperature sensor 18 and, with a corresponding output signal, outputs a switch-off signal to the light source, for example a laser (not shown), which then feeds no further radiation into the optical waveguide 13 entering into the connector assembly 10.
  • FIG. 5 illustrates the plug connection arrangement 10 shown in FIG. 3, in which an exemplary impurity 19 is located on the end face of the optical waveguide 13 coupled into the output part 12. In the closed state, the impurity 19 is then between the two optical waveguides 13.
  • the impurity 19 leads due to insufficiently forwarded optical radiation to a temperature increase, which is detected by the temperature sensor 18, forwarded to the evaluation and processed by the latter, wherein the evaluation unit at corresponding increase in temperature, the light source as described above off.
  • an increase in temperature may also be due to the use of inadequately processed (e.g., inadequately polished) and / or defective optical fibers.
  • Milliwatts are used. Furthermore, the detection of a temperature rise is of particular importance when sensitive optical waveguides such as polymer fibers (also called plastic fibers) are used. Polymer fibers are usually very susceptible to contamination and susceptible to damage or destruction as the material is they are very soft. Polymer fibers are used in many disposable medical applications.
  • Connector assembly 10 can be used both as a single (simplex) and as a multiple (duplex)
  • Connector assembly may be formed.
  • the input part 11 and / or the output part 12 can accommodate more than one optical waveguide 13, so that there are several optical paths that can be connected to each other via the connector assembly 10.
  • For the guidance of the respective optical waveguide 13 is preferably depending
  • Optical waveguide 13 provided a ferrule. Furthermore, in the case of the duplex embodiment, a protective flap 16 may be provided for each or all or part of the optical waveguide 13 coupled to the input part 11, in each case a protective flap 16, depending on the optical waveguide 13 coupled to the input part 11.
  • the temperature sensor 18, which may likewise be provided for each optical waveguide 13, for a part of the optical waveguides 13 or for all optical waveguides 13.
  • the connecting part 15 is preferably a guide sleeve, which is either on one or more as shown in Figure 6a
  • Optical waveguides 13 of the output part 12 or as shown in Figure 6b can be attached to one or more optical waveguides 13 of the input part 11, wherein the attachment is preferably carried out indirectly via the ferrules, in which the optical waveguides 13 are guided.
  • the formed as a guide sleeve connecting part 15 protrudes in the attached state on the front side of the input or output part 11, 12 or of the one or more optical waveguides 13 addition to the other part (output or input part 12, 11) or to receive one or more optical fibers 13.
  • a state sensor 17 which is designed, for example, as a proximity switch or as a touch switch is arranged and aligned such that it passes through the
  • the to be actuated by the connecting part 15, unspecified button of the state sensor 17 is for this purpose on a front side of the state sensor 17, which is parallel to the transverse direction.
  • a state sensor 17 designed, for example, as a proximity switch or as a touch switch is arranged and aligned in such a way that it can be actuated by the output part 12, that is to say the pushbutton to be actuated is located again at the end face of the state sensor 17, but here parallel to the longitudinal direction and radially equidistant from the unspecified longitudinal axis of the connector assembly 10 as the inner periphery of the connecting part 15.
  • the state sensor 17 is preferably Iichtstromabfar of the connecting part 15 in the housing 14 arranged.
  • Connecting part 15 is preferably mounted non-positively or floating. It may be a metal or a ceramic sleeve, which may be slotted. Preferably, a guide sleeve made of a material with a low thermal
  • a guide sleeve made of metal is preferably used as the connecting part 15.
  • Typical optical fibers 13, such as polymer optical fibers (POF), include a core 20, a jacket 21 surrounding the core 20, and a buffer 22 surrounding the jacket (see Figure 7a).
  • the buffer 22 is also referred to as a buffer according to the corresponding English expression.
  • material for the buffer 22 material is often used which has a lower thermal resistance (and thus a lower glass transition temperature) than the core and cladding materials.
  • the power density is so high that the material of the buffer 22 and / or even the material of the core 20 and / or the jacket 21 are thermally destroyed or damaged If such optical waveguides 13 are to be used at high optical powers, it is therefore advisable to use the so-called cladding modes, which are defined as the light beams which propagate in the cladding 21 and which therefore penetrate the cladding Buffer 22 can go over when coupling the incoming
  • the buffer 22 is thus longitudinally extended from the end face, preferably by a length of, for example, a length of 2 at the ends of the optical fibers 13 to be coupled to 5 mm, away (see Figure 7b, reference numeral 23).
  • a length of, for example, a length of 2 at the ends of the optical fibers 13 to be coupled to 5 mm, away see Figure 7b, reference numeral 23.
  • a distance from 2 to 5 mm, for example, is sufficient for optical plastic fibers made by Toray.
  • FIG. 8 shows a plug connection arrangement 10 according to the invention with a simplified input, output and connection part 11, 12, 15 in the closed state, wherein an optical waveguide 13 is introduced into the input part 11 and into the output part 12.
  • the buffer 22 at the points 23 is removed by a certain length over the entire circumference in order to avoid overheating.
  • end 24 of the optical waveguide 13 Although at the end remote from the connector assembly 10 end 24 of the optical waveguide 13, usually hardly occur on jacket modes. However, it may instead come at this end 24 to a so-called Fresnel reflection.
  • the end 24 of the optical waveguide 13 forms the reflection point. Fresnel reflections usually occur at transitions from / to different refractive index materials, such as a transition from PMMA (polymethyl methacrylate) to air or from glass to air.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • an optical waveguide 13 made of PMMA is preferably used. However, it is also possible to use an optical waveguide 13 made of glass. in the
  • the power reflected in this way may be more than 5% of the total transmitted optical power. If, for example, 2 watts of optical power are transmitted, then at least 100 milliwatts of this power will be reflected.
  • Fresnel reflection is preferably at the removed from the connector assembly 10 or distant ends 24 of the optical waveguide 13 each of the buffer 22 in the longitudinal direction, starting from the end face by a certain length (reference numeral 25), for example, by a length of 2 to 5 mm away. This is shown by way of example in FIG. 9 for one of the optical waveguides 13.
  • radially optical elements / components such as spheres, rods or the like can also be attached or provided at the end 24 over the length 25 of the removed buffer 22.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindungsanordnung für Lichtwellenleiter (13) mit einem Eingangsteil (11) für eingehendes Licht, mit einem Ausgangsteil (12) für ausgehendes Licht und einem Verbindungsteil (15), wobei das Eingangsteil (11) und das Ausgangsteil (12) über das Verbindungsteil (15) verbindbar sind, eine schwenkbar gelagerte Schutzklappe (16) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, dass sie bei entferntem Ausgangsteil (12) den Austritt von Licht aus der Steckverbindungsanordnung (10) verhindert, und ein Zustandssensor (17) vorgesehen ist, der eine ordnungsgemässe Verbindung des Ausgangsteils (12) mit dem Eingangsteil (11) erkennt.

Description

Steckverbindungsanordnung für Lichtwellenleiter
Hinweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Schweizer Patentanmeldung 0241/08, die am 20. Februar 2008 eingereicht wurde und deren ganze Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird.
Hintergrund
Die Erfindung betrifft eine
Steckverbindungsanordnung für Lichtwellenleiter gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Lichtwellenleiter können auch als Lichtleitfasern oder Lichtleitkabel bezeichnet werden. Bei den Lichtwellenleitern kann es sich beispielsweise um Quarzglasfasern, Saphirglasfasern, andere Arten von Glasfasern, so genannte HardClad-Silica- Fasern (HCS) , Polymerfasern (POF) , Hohlleiter und/oder so genannte Photonic-Crystal Fibers (PCF) handeln, wobei auch eine Kombination von Lichtwellenleitern mit einer oder mehreren Linsen denkbar ist .
Die erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung ist nicht auf den Einsatz mit Lichtwellenleitern beschränkt, sondern kann auch bei Bestrahlungsanordnungen eingesetzt werden, bei denen aktive und/oder passive optische Bauelemente kohärenter und/oder nicht -kohärenter Art wie Laserdioden, Leuchtdioden (LEDs - Light Emitting Diodes) , Halogenlampen und ähnliches einem Eingang und/oder einem Ausgang der Steckverbindungsanordnung zugeordnet sind. Ferner ist die erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung für Bestrahlungsanordnungen geeignet, bei denen Detektoren oder strahlmodifizierende Bauelemente wie Photodioden, optische Isolatoren, Linsenanordnungen, Prismen, nichtlineare optische Bauelemente bzw. Komponenten und ähnliches dem Eingang und/oder dem Ausgang der Steckverbindungsanordnung zugeordnet sind.
Die erf indungsgemässe
Steckverbindungsanordnung kann beispielsweise auf dem Gebiet der Medizintechnik, insbesondere für Belichtungszwecke, eingesetzt werden, ist jedoch nicht auf Anwendungen auf diesem Gebiet beschränkt .
Stand der Technik
Bestrahlungsanordnungen bzw. -quellen mit einem Laser als Lichtquelle werden in der Medizintechnik in vielerlei Hinsicht angewendet. Derartige Bestrahlungsanordnungen werden beispielsweise in der photodynamischen Therapie (PDT) , der photodynamischen Desinfektion (PDD) und in der Low-Level Light Therapy (LLLT) eingesetzt. Ferner werden derartige
Bestrahlungsanordnungen auch zum Schneiden von Gewebe, Bohren in bzw. an Zähnen, zur endodonti sehen Behandlung, in der Veterinärmedizin, zum Aushärten von Zahnfüllungen, zum Zahnweissen (so genanntes Teeth Whitening) und ähnlichem eingesetzt. Für bestimmte der aufgezählten Anwendungen werden im Zusammenhang mit der Bestrahlungsanordnung Lichtwellenleiter und Steckverbindungsanordnungen bzw. Steckverbinder für diese Lichtwellenleiter eingesetzt. Figur 1 zeigt eine bekannte SMA-Steckver- bindungsanordnung 1 (Sub-Miniature-A-Steckverbindungs- anordnung) mit einem SMA- Steckverbinder als Eingangsteil 2 und einem SMA- Steckverbinder als Ausgangsteil 3, wie er zwei Lichtwellenleiter 4, von denen je einer an das Eingangsteil 2 und einer an das Ausgangsteil 3 angeschlossen ist, über ein als Kupplung 5 ausgebildetes Verbindungsteil miteinander verbindet (Figur Ia) . In Figur Ib sind das Ausgangsteil 3 und der an das Ausgangsteil 3 angeschlossene Lichtwellenleiter 4 entfernt und es ist ersichtlich, wie der Lichtstrahl 6 ungehindert aus dem an das Eingangsteil 2 angeschlossenen Lichtwellenleiter 4 austreten und auf ein menschliches Auge 7 fallen und dieses schädigen kann. Der Strahlungsaustritt kann bei geöffneter SMA- Steckverbindungsanordnung 1 also nicht verhindert werden. In Figur 2 sind die als Steckverbinder ausgeführten Eingangsteile weiterer bekannter
Steckverbindungsanordnungen, die auch als Ausgangsteile fungieren können, dargestellt, die grundsätzlich für Lichtwellenleiter geeignet sind, bei denen jedoch bei geöffneter Steckverbindung der Strahlungsaustritt ungehindert erfolgen kann, d.h. der Strahlungsaustritt in diesem Falle ungeschützt erfolgen kann. In Figur 2a ist ein ST-Steckverbinder (Straight-Tip-Steckverbinder) , in Figur 2b ein DIN-Steckverbinder (Deutsche- Industrie-Norm- Steckverbinder) , in Figur 2c ein SC-Steckverbinder (Subscriber-Connector/Standard-Connector-Steckverbinder) , in Figur 2d ein FC-Steckverbinder (Ferrule Connector- Steckverbinder) und in Figur 2e wie in Figur 1 ein SMA- Steckverbinder dargestellt .
Bekannte Bestrahlungsanordnungen mit Lichtleistungen im Bereich von mehr als 1 Milliwatt bis über 5 Watt, die mit den bekannten
Steckverbindungsanordnungen eingesetzt werden, sind häufig so ausgelegt, dass die Strahlung ungehindert austreten und somit eine Gefahr für den Benutzer und den Patienten darstellen kann. Derartige
Bestrahlungsanordnungen mit Lasern sind daher typischerweise gemäss den Laser-Klassifizierungen IEC 60825-1 bzw. ANSI Z.136.1 der Laserklasse 3B bzw. 4 zugeordnet und entsprechend zu kennzeichnen. Der Laserklasse 3B sind Laser-Bestrahlungsanordnungen zugeordnet, deren zugängliche Laserstrahlung gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut ist, wobei diffuses Streulicht in der Regel ungefährlich ist . Der Laserklasse 4 sind Laser-Bestrahlungsanordnungen zugeordnet, deren zugängliche Laserstrahlung sehr gefährlich für das Auge und gefährlich für die Haut ist, wobei auch diffuses Streulicht gefährlich sein und die Laserstrahlung Brand- oder Explosionsgefahr verursachen kann (vergleiche http://de.wikipedia.org/wiki/Laser) .
Für Bestrahlungsanordnungen dieser Laserklassen sind gemäss der oben genannten Laser- Klassifizierungen Schutzvorrichtungen vorzusehen, wie beispielsweise ein Sicherheitsschloss, ein Sicherheits- " Interlock" -Stecker , eine "Laser an" -Anzeige, eine "Laser bereit " -Anzeige, eine redundante Timer-Elektronik, ein "Notaus" -Taster/Schalter usw. Des Weiteren müssen Benutzer und Patient Laserschutzbrillen tragen, die mitunter das Sichtfeld beeinträchtigen können, wobei die Kosten der Laserschutzbrillen mit der Gefährlichkeit der Bestrahlungsanordnung und somit mit der Laserklasse zunehmen. Bekannte Bestrahlungsanordnungen, bei denen die bekannten Steckverbindungsanordnungen zum Einsatz kommen, sind daher als relativ gefährlich für den Benutzer einzustufen. Durch die zusätzlich erforderlichen Schutzmassnahmen werden sie auch relativ kostenintensiv. Aus der Patentanmeldung US 2003/0147597 Al ist ein Adapter bzw. eine faseroptische
Verbindungsanordnung mit einer Licht blockierenden Schutzklappe bekannt, die verhindert, dass Licht aus dem Lichtwellenleiter austritt, wenn die Verbindungsanordnung offen ist, d.h. wenn kein Gegenstecker in die Verbindungsanordnung eingebracht ist. Die Schutzklappe ist schwenkbar angeordnet und kann durch den Gegenstecker aus dem Lichtpfad gedrückt werden.
In der Patentschrift US 5,675,682 A ist eine Steckverbindungsanordnung mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten optischen Steckern beschrieben (so genannte Duplex-Stecker) . Es ist eine schwenkbare, schützende Klappe zum Verschluss der offenen Seiten der Stecker vorgesehen, die manuell geöffnet werden kann.
Aus der Patentschrift US 6,572,274 Bl ist ein Sicherheitsklappenmodul bekannt, dass auf einen Standardverbinder für Lichtwellenleiter passt, und welches einen von dem Verbinder ausgehenden Lichtpfad aus Sicherheitsgründen unterbricht . Das Modul umfasst eine kappenähnliche Struktur und einen Schutzschirm, an dem im rechten Winkel eine rechteckige Klappe schwingbar angebracht ist .
Allein durch das Vorsehen einer Schutzklappe lässt sich jedoch ein ungenügender Steckkontakt, das heisst, ein Steckkontakt bei dem die Strahlung nicht vollständig von dem einen Lichtwellenleiter in den anderen Lichtwellenleiter geleitet wird, sondern zumindest teilweise an dem anderen Lichtwellenleiter vorbeiströmt, nicht feststellen. Auch der Einsatz von verschmutzten und/oder ungenügend terminierten bzw. verarbeiteten Steckern und/oder Lichtwellenleitern, was eine potentielle Überhitzungsgefahr darstellt, lässt sich hierdurch nicht erkennen. Es kann also trotz Schutzklappe zu einer Beeinträchtigung der zu transportierenden Strahlung oder sogar zu einer Beschädigung bzw. einem Zerstören des Lichtwellenleiters kommen. Im Falle einer Überhitzung eines Lichtwellenleiters und/oder der
Steckverbindungsanordnung können beispielsweise der das eingehenden Licht transportierende und/oder der das ausgehenden Licht transportierende (jeweils von der Steckverbindungsanordnung gesehen) beschädigt oder sogar zerstört werden, was dazu führen würde, dass nur eine ungenügende Strahlungsleistung weitergegeben wird. Bei einem Einsatz der Steckverbindungsanordnung zusammen mit Lichtwellenleitern bei der Photodynamischen Therapie (PDT) oder bei der Photodynamischen Desinfektion (PDD) würde ein solcher Fall zu einer ineffizienten Behandlung führen, die im Vorfeld beim Einsatz der bekannten Steckverbindungsanordnungen nicht ohne weiteres hätte erkannt und vermieden werden können.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindungsanordnung für Lichtwellenleiter zu schaffen, deren Anwendung im Zusammenhang mit dem Transport von Strahlung/Licht sicherer ist als es die Anwendung bekannter
Steckverbindungsanordnungen ist. Insbesondere soll der kombinierte Einsatz der erfindungsgemässen Steckverbindungsanordnung mit einer Laser- Bestrahlungsanordnung eine kostengünstige Reduzierung von der Laserklasse 3B bzw. 4 auf die Laserklasse 2M oder eine darunter liegende, ungefährlichere Laserklasse ermöglichen. Bei der Laserklasse 2M liegt die zugängliche Laserstrahlung nur im sichtbaren Bereich (400 Nanometer bis 700 Nanometer) . Sie ist bei kurzzeitiger Strahlungsdauer (bis 0.25 Sekunden) auch für das Auge ungefährlich, solange keine optischen Instrumente, wie Lupen oder Ferngläser, verwendet werden (vergleiche http://de.wikipedia.org/ wiki/Laser) .
Die Aufgabe wird durch eine Steckverbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Die erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung weist ein Eingangsteil für eingehendes Licht/für eingehende Strahlung, ein Ausgangsteil für ausgehendes Licht/für ausgehende Strahlung und ein Verbindungsteil auf, wobei das Eingangsteil und das Ausgangsteil über das Verbindungsteil verbindbar sind. Selbstverständlich kann das Eingangsteil auch für ausgehendes Licht und das Ausgangsteil für eingehendes Licht fungierenden. In das Eingangsteil und in das Ausgangsteil kann jeweils mindestens ein Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Das Eingangsteil und das Ausgangsteil sind vorzugsweise als Stecker ausgebildet, wobei das Eingangsteil als so genannter männlicher Stecker und das Ausgangsteil als weiblicher Stecker (oder vice versa) ausgeführt sein können. Die Steckverbindungsanordnung weist eine schwenkbar gelagerte Klappe auf, die derart angeordnet ist, dass sie bei von dem Verbindungsteil entferntem Ausgangsteil den Austritt von Licht bzw. Strahlung aus der Steckverbindungsanordnung verhindert . Erfindungsgemäss ist ein Zustandssensor vorgesehen, der eine ordnungsgemässe Verbindung des Ausgangsteils und des Eingangsteils erkennt.
Die Schutzklappe stellt einen „passiven" Schutz vor aus der Steckverbindungsanordnung austretendem Licht, beispielsweise Laserstrahlung, dar, für den Fall dass die Steckverbindungsanordnung offen ist, d.h. das Ausgangsteil nicht angebracht ist. Der Zustandssensor erkennt eine korrekte Verbindung des Eingangsteils mit dem Ausgangsteil durch das Verbindungsteil, d.h. eine korrekte Steckverbindung.
Gemäss bevorzugter Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemässe Steckverbindungsanordnung einen Temperatursensor, der derart angeordnet ist, dass durch ihn eine unzulässige Temperaturerhöhung im Eingangsteil und/oder im Ausgangsteil erkennbar ist. Der
Temperatursensor ist vorzugsweise in der Nähe sowohl den Eingangsteils als auch des Ausgangsteils angeordnet, wenn das Ausgangsteil mit dem Eingangsteil verbunden ist. Als unzulässig wird eine Temperaturerhöhung angesehen, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Eingangsteils und/oder des Ausgangsteils und/oder eines in das Eingangsteil oder das Ausgangsteil eingekoppelten Lichtwellenleiters führen könnte.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass nur dann Strahlung durch die erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung geleitet wird, wenn keine zu einer unzulässigen Temperaturerhöhung und schliesslich zu einer Zerstörung führenden Bedingungen vorliegen, wie beispielsweise ein Verschmutzung eines Lichtwellenleiters, des Eingangsteils oder des Ausgangsteils . Die erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung bietet vorteilhafterweise einen effektiven, einfachen und kostengünstigen Schutz gegen durch ungewollt aus der Steckverbindungsanordnung (beispielsweise bei einer offenen Steckverbindungsanordnung) austretendes Licht verursachte Schäden bei einem Benutzer. Als ungewollt austretendes Licht ist solches Licht definiert, das austritt, wenn die Steckverbindungsanordnung geöffnet ist .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den anhand der Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer bekannten SMA-Steckverbindungsanordnung in Seitenansicht im geschlossenen Zustand (Figur Ia) und im offene Zustand (Figur Ib) , Figur 2 Stecker bekannter
Steckverbindungsanordnungen in Seitenansicht, nämlich ein ST-Stecker (Figur 2a) , ein DIN-Stecker (Figur 2b) , ein SC-Stecker (Figur 2c) , ein FC-Stecker (Figur 2d) und ein SMA-Stecker (Figur 2e) , Figur 3 eine schematische
Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemässen Steckverbindungsanordnung im offenen Zustand ohne Ausgangsteil (Figur 3a) , im offenen Zustand mit Ausgangsteil (Figur 3b) und im geschlossenen Zustand (Figur 3c) ,
Figur 4 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemässen Steckverbindungsanordnung gemäss Figur 3a mit austretender Strahlung,
Figur 5 eine schematische
Längsschnittdarstellung der erfindungsgemässen Steckverbindungsanordnung gemäss Figur 3 mit
Verschmutzung im offenen Zustand (Figur 5a) und im geschlossenen Zustand (Figur 5b) ,
Figur 6 eine schematische
Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemässen Steckverbindungsanordnung im offenen Zustand mit einem als Führungshülse ausgebildetem Verbindungsteil, das in Figur 6a dem Ausgangsteil und in Figur 6b dem Eingangsteil zugeordnet ist,
Figur 7 schematisch einen Querschnitt (Figur 7a) und einen Längsschnitt (Figur 7b) durch einen LichtWellenleiter ,
Figur 8 eine schematische
Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemässen Steckverbindungsanordnung im geschlossenen Zustand mit dem in Figur 7 dargestellten Lichtwellenleiter und
Figur 9 die Darstellung gemäss Figur 8 mit einem vollständig gezeigtem Lichtwellenleiter.
In den Figuren bezeichnen gleiche
Bezugszeichen strukturell- bzw. funktionell gleich bzw. gleich wirkende Komponenten.
Die Figuren 1 und 2 sind in der
Beschreibungseinleitung beschrieben und es wird auf die dortigen Textstellen verwiesen.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung 10 mit einem Eingangsteil 11 für einen eingehenden Lichtwellenleiter 13 und einem Ausgangsteil 12 für einen abgehenden Lichtwellenleiter 13. Das Eingangsteil 11 und das Ausgangsteil 12 sind vorzugsweise jeweils als Faserführung, insbesondere als Ferrule mit einer Führung für einen oder mehrere Lichtwellenleiter, ausgeführt.
Das Eingangsteil 11 und das Ausgangsteil 12 werden bevorzugt in einem Gehäuse 14 zusammengeführt, wobei ein Verbindungsteil 15 zum Verbinden des
Eingangsteils 11 mit dem Ausgangsteil 12 vorgesehen ist. Beispielhaft ist das Verbindungsteil 15 in Figur 3 auf dem Ausgangsteil 12 angebracht. Innenseitig des Gehäuses 14 ist nahe der ausgangsteilseitigen Öffnung des Gehäuses 14 eine Schutzklappe 16 vorgesehen, die, insbesondere federnd, schwenkbar gelagert ist.
Im offenen Zustand der
Steckverbindungsanordnung 10 ist das Ausgangsteil 12 nicht mit dem Eingangsteil 11 verbunden und die Schutzklappe ist derart gelagert, dass sie senkrecht zur Längsrichtung und zum Strahlungspfad hängt bzw. positioniert ist, sich in der Querrichtung zum Strahlungspfad erstreckt und somit eine mögliche Strahlung am Austreten aus der ausgangsteilseitigen Gehäuseöffnung hindert (Figur 3a) . Wird nun das Ausgangsteil 12 zum Schliessen der Steckverbindungsanordnung 10 in das Gehäuse 14 eingebracht und auf das Eingangsteil 11 zu bewegt (gerader Pfeil in Längsrichtung in Figur 3b) , so bewegt es hierbei (im dargestellten Beispiel über das auf ihm angebrachte Verbindungsteil 15) die Schutzklappe 16 aus der Strahlungspfad heraus. Die Schutzklappe 16 wird nach oben geschwenkt (gebogener Pfeil in Figur 3b) und kommt schliesslich beim ordnungsgemässen Verbinden des Eingangsteils 11 mit dem Ausgangsteil 12 auf dem
Verbindungsteil 15 zum Aufliegen (Figur 3c) , sodass sie den Strahlungspfad nicht mehr versperren kann. Die Schutzklappe 16 liegt dann im Wesentlichen parallel zum Strahlungspfad. Es ist ebenfalls eine Ausgestaltung denkbar, bei der die Schutzklappe 16 auf dem Ausgangsteil 12 und/oder dem Eingangsteil 11 zu liegen kommt. Figur 4 zeigt die offene, nicht gesteckte Steckverbindungsanordnung, aus der eine Strahlung 6 tritt. Ohne die Schutzklappe 16 würde die Strahlung auf das Auge 7 treffen und könnte es verletzen. Die Dimensionen (bzw. die Ausdehnung) der Schutzklappe 16 in Querrichtung zur Strahlung sind jedoch entsprechend gross gewählt, sodass die Strahlung auch nicht teilweise an der Schutzklappe 16 vorbei auf das Auge 7 treffen kann. Vorzugsweise hat die Schutzklappe 16 eine rechteckförmige Fläche, die sich senkrecht zur Längsrichtung erstreckt.
Es ist ein Zustandssensor 17 vorgesehen, der eine ordnungsgemässe Verbindung des Eingangsteils 11 mit dem Ausgangsteil 12 erkennt. Das heisst, der Zustandssensor 17 erkennt, wenn eine Steckverbindung wie vorgesehen zwischen dem Eingangsteil 11 und dem Ausgangsteil 12 zustande gekommen ist. Bei dem Zustandssensor handelt es sich vorzugsweise um einen elektrischen Sensor, beispielsweise um einen Berührungsschalter und/oder einen Näherungsschalter. Der Zustandssensor 17 kann zum Beispiel als kapazitiver, induktiver und/oder optischer Sensor ausgeführt sein. In Figur 3 ist der Zustandssensor 17 beispielhaft als Schalter mit einem nicht näher bezeichneten Taster dargestellt, der beim Anbringen des Ausgangsteils 12 (hier mittelbar über das Verbindungsteil 15) betätigt wird .
Der Zustandssensor 17 bzw. dessen
Ausgang/Ausgänge sind mit einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt) , insbesondere einer Auswerteelektronik, verbunden. Erhält die Auswerteeinheit ein Ausgangssignal von dem Zustandssensor 17, so interpretiert sie dies dahingehend, dass eine ordnungsgemässe Steckverbindung zustande gekommen ist und gibt ein Einschaltsignal für eine Lichtquelle, beispielsweise einen Laser (nicht dargestellt) ab, die daraufhin Strahlung in den in die Steckverbindungsanordnung 10 eingehenden Lichtwellenleiter 13 einspeist . Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur dann Strahlung durch die Steckverbindungsanordnung 10 verläuft, wenn eine ordnungsgemässe Steckverbindung gegeben ist. Es besteht somit neben der Schutzklappe 16 ein weiterer Schutz gegen ungewollt austretende Strahlung .
Die Steckverbindungsanordnung 10 weist ferner bevorzugt einen Temperatursensor 18 auf, mittels dem ein unzulässiger Temperaturanstieg, der zu einer Beschädigung oder zumindest teilweisen Zerstörung der
Steckverbindungsanordnung 10 oder eines der Lichtwellenleiter 13 führen kann, erkannt werden kann. Der Temperatursensor 18 ist bevorzugt im geschlossenen Zustand der Steckverbindungsanordnung 10 sowohl nahe des ankommenden als auch nahe des abgehenden
Lichtwellenleiters 13 bzw. sowohl in der Nähe des Eingangsteils 11 als auch in der Nähe des Ausgangsteils 12 angeordnet. Im offenen Zustand ist der Temperatursensor 18 bevorzugt in der Nähe des ankommenden Lichtwellenleiters 13 bzw. in der Nähe des Eingangsteils 11 angeordnet und zwar nahe der Stelle, an welcher es im geschlossenen Zustand zu einer Kopplung zwischen den beiden Lichtwellenleitern 13 kommt. Unter dem ankommenden bzw. eingehenden Lichtwellenleiter 13 wird der Lichtwellenleiter verstanden, der mit dem Eingangsteil 11 verbunden ist und über den Strahlung zur Steckverbindungsanordnung 10 geführt wird. Unter dem abgehenden Lichtwellenleiter 13 wird der Lichtwellenleiter 13 verstanden, der mit dem Ausgangsteil 12 verbunden ist und über den Strahlung aus der Steckverbindungsanordnung 10 abgeführt wird.
Der Temperatursensor 18 umfasst vorzugsweise einen wärmeabhängiger Widerstand, einen Bimetallstreifen und/oder ähnliches und kann als so genannter Thermoschalter ausgeführt sein. Der Ausgang bzw. die Ausgänge des Temperatursensors 18 sind mit der Auswerteeinheit (nicht dargestellt) verbunden. Die Auswerteeinheit verarbeitet das Ausgangssignal des Temperatursensors 18 und gibt bei entsprechendem Ausgangssignal ein Ausschaltsignal an die Lichtquelle, beispielsweise einen Laser (nicht dargestellt) ab, die daraufhin keine weitere Strahlung in den in die Steckverbindungsanordnung 10 eingehenden Lichtwellenleiter 13 einspeist.
Figur 5 stellt die in Figur 3 dargestellte Steckverbindungsanordnung 10 dar, bei der sich eine beispielhafte Verunreinigung 19 auf der Stirnseite des in das Ausgangsteil 12 eingekoppelten Lichtwellenleiters 13 befindet. Im geschlossenen Zustand befindet sich die Verunreinigung 19 dann zwischen den beiden Lichtwellenleitern 13. Die Verunreinigung 19 führt wegen der unzureichend weitergeleiteten optischen Strahlung zu einer Temperaturerhöhung, die von dem Temperatursensor 18 erfasst, an die Auswerteeinheit weitergeleitet und von dieser verarbeitet wird, wobei die Auswerteeinheit bei entsprechender Temperaturerhöhung die Lichtquelle wie oben beschrieben abschaltet . Zu einer Temperaturerhöhung kann es beispielsweise auch durch den Einsatz von unzulänglich verarbeiteten (z.B. unzulänglich polierten) und/oder defekten Lichtwellenleitern kommen.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die in der Steckverbindungsanordnung 10 ankommende Strahlung verlustarm in den abgehenden Lichtwellenleiter 13 weitergeleitet wird, da ansonsten eine Abschaltung der Lichtquelle erfolgt. Dies ist insbesondere für Anwendungen relevant, bei denen hohe Strahlungsleistungen (insbesondere Strahlungsleistungen von mehr als 50
Milliwatt) zum Einsatz kommen. Ferner ist das Erkennen eines Temperaturanstiegs dann von besonderer Bedeutung, wenn empfindliche Lichtwellenleiter wie beispielsweise Polymerfasern (auch Plastikfasern genannt) zum Einsatz kommen. Polymerfasern sind üblicherweise sehr empfindlich gegenüber Verschmutzungen und empfänglich für Beschädigungen bzw. Zerstörungen, da das Material, aus dem sie bestehen, sehr weich ist. Polymerfasern werden in vielen Einweg -Anwendungen der Medizintechnik eingesetzt.
Die erfindungsgemässe
Steckverbindungsanordnung 10 kann sowohl als Einfach- (Simplex-) als auch als Mehrfach- (Duplex-
) Steckverbindungsanordnung ausgebildet sein. Bei der Duplex-Ausführung können das Eingangsteil 11 und/oder das Ausgangsteil 12 mehr als einen Lichtwellenleiter 13 aufnehmen, sodass mehrer optische Pfade bestehen, die über die Steckverbindungsanordnung 10 miteinander verbunden werden können. Für die Führung der jeweiligen Lichtwellenleiter 13 ist vorzugsweise je
Lichtwellenleiter 13 eine Ferrule vorgesehen. Ferner kann bei der Duplex-Ausführung je an das Eingangsteil 11 angekoppeltem Lichtwellenleiter 13 eine Schutzklappe 16 oder für sämtliche oder einen Teil der an das Eingangsteil 11 angekoppeltem Lichtwellenleiter 13 gemeinsam eine Schutzklappe 16 vorgesehen sein. Entsprechendes gilt für den Temperatursensor 18, der ebenfalls für jeden Lichtwellenleiter 13, für einen Teil der Lichtwellenleiter 13 oder für sämtliche Lichtwellenleiter 13 vorgesehen sein kann.
Bei dem Verbindungsteil 15 handelt es sich vorzugsweise um eine Führungshülse, die entweder wie in Figur 6a gezeigt auf einem oder mehreren
Lichtwellenleitern 13 des Ausgangsteils 12 oder wie in Figur 6b gezeigt auf einem oder mehreren Lichtwellenleitern 13 des Eingangsteils 11 anbringbar ist, wobei die Anbringung vorzugsweise mittelbar über die Ferrulen erfolgt, in denen die Lichtwellenleiter 13 geführt sind. Das als Führungshülse ausgebildete Verbindungsteil 15 ragt im angebrachten Zustand über die Stirnseite des Eingangs- bzw. Ausgangsteils 11, 12 bzw. von dessen einem oder mehreren Lichtwellenleitern 13 hinaus, um das jeweils andere Teil (Ausgangs- bzw. Eingangsteil 12, 11) bzw. dessen einen oder mehrere Lichtwellenleiter 13 aufzunehmen. Ist das Verbindungsteil 15 wie in Figur 6a dargestellt am Ausgangsteil 12 angebracht, so ist ein beispielsweise als Näherungsschalter oder als Berührungsschalter ausgeführter Zustandssensor 17 derart angeordnet und ausgerichtet, dass er durch das
Verbindungsteil 15, das auch in Querrichtung über das Ausgangsteil 12 hinausragt, betätigt werden kann. Der durch das Verbindungsteil 15 zu betätigende, nicht näher bezeichnete Taster der Zustandssensor 17 befindet sich hierfür an einer Stirnseite des Zustandssensors 17, die parallel zur Querrichtung liegt.
Ist das Verbindungsteil 15 wie in Figur 6b dargestellt am Eingangsteil 11 angeordnet, so ist ein beispielsweise als Näherungsschalter oder als Berührungsschalter ausgeführter Zustandssensor 17 derart angeordnet und ausgerichtet, dass er durch das Ausgangsteil 12 betätigt werden kann, das heisst, der zu betätigende Taster befindet sich wiederum an der Stirnseite des Zustandssensors 17, die jedoch hier parallel zur Längsrichtung verläuft und radial gleich von der nicht näher bezeichneten Längsachse der Steckverbindungsanordnung 10 beabstandet ist wie der innere Umfang des Verbindungsteils 15. Der Zustandssensor 17 ist vorzugsweise Iichtstromabwärts von dem Verbindungsteil 15 in dem Gehäuse 14 angeordnet .
Das als Führungshülse ausgebildete
Verbindungsteil 15 ist vorzugsweise kraftschlüssig angebracht oder schwimmend gelagert . Es kann sich um eine Metall- oder eine Keramik-Hülse handeln, die geschlitzt sein kann. Bevorzugt wird eine Führungshülse aus einem Material mit niedrigem thermischen
Wärmeübergangswiderstand eingesetzt, insbesondere für Anwendungen mit hohen optischen Leistungen. Daher wird vorzugsweise als Verbindungsteil 15 eine Führungshülse aus Metall eingesetzt.
Typische Lichtwellenleiter 13, wie beispielsweise Polymer-optische Fasern (POF) , umfassen eine Kern 20, einen den Kern 20 umgebenden Mantel 21 und einen den Mantel umgebenden Puffer 22 (vgl. Figur 7a) . Der Puffer 22 wird auch gemäss dem entsprechenden englischen Ausdruck als Buffer bezeichnet. Als Material für den Puffer 22 wird häufig Material eingesetzt, welches eine niedrigere thermische Widerstandskraft (und somit eine niedrigere Glasübergangstemperatur) als das Kern- und das Mantelmaterial hat .
Bei der beispielhaft genannten Polymer- optischen Faser kann es bei hohen optischen Leistungen dazu kommen, dass die Leistungsdichte so hoch ist, dass das Material des Puffers 22 und/oder sogar das Material des Kerns 20 und/oder des Mantels 21 thermisch zerstört oder geschädigt werden (so genanntes „Abrauchen" des Puffers) . Sollen derartige Lichtwellenleiter 13 bei hohen optische Leistungen eingesetzt werden, so empfiehlt es sich daher, die so genannten Mantelmoden, die als die Lichtstrahlen definiert sind, die sich im Mantel 21 ausbreiten und die daher in den Puffer 22 übergehen können, bei der Einkoppelung vom ankommenden
Lichtwellenleiter 13 in den abgehenden Lichtwellenleiter 13 auszukoppeln, da sie üblicherweise zu einer thermischen Erwärmung derjenigen Materialien des Lichtwellenleiters 13 führen, die an der Übertragung der optischen Leistung mitwirken.
Um eine Beschädigung der Puffer 22 der durch die Steckverbindungsanordnung 10 zu koppelnden Lichtwellenleiter 13 zu verhindern, wird daher an den zu koppelnden Enden der Lichtwellenleiter 13 jeweils der Puffer 22 in Längsrichtung ausgehend von der Stirnseite vorzugsweise um eine bestimmte Länge, beispielsweise um eine Länge von 2 bis 5 mm, entfernt (vgl. Figur 7b, Bezugszeichen 23) . Auf diese Weise kann an der Kopplungsstelle des eingehenden Lichtwellenleiters 13 und des ausgehenden Lichtwellenleiters 13 die Möglichkeit einer Überhitzung verringert werden. Eine Entfernung von 2 bis 5 mm ist beispielsweise bei optischen Plastikfasern des Unternehmens Toray ausreichend.
Figur 8 zeigt eine erf indungsgemässe Steckverbindungsanordnung 10 mit vereinfacht dargestelltem Eingangs-, Ausgangs- und Verbindungsteil 11, 12, 15 im geschlossenen Zustand, wobei in das Eingangsteil 11 und in das Ausgangsteil 12 jeweils ein Lichtwellenleiter 13 eingebracht ist. An den zu koppelnden Enden der Lichtwellenleiter 13 ist jeweils der Puffer 22 an den Stellen 23 um eine bestimmte Länge über den gesamten Umfang entfernt, um eine Überhitzung zu vermeiden .
An dem von der Steckverbindungsanordnung 10 entfernten Ende 24 des Lichtwellenleiters 13 treten zwar in der Regel kaum noch Mantelmoden auf . Es kann aber stattdessen an diesem Ende 24 zu einer so genannten Fresnel -Reflexion kommen. Das Ende 24 des Lichtwellenleiters 13 bildet die Reflexionsstelle. Fresnel -Reflexionen finden üblicherweise bei Übergängen von/zu Materialien mit unterschiedlichen Brechungszahlen statt, wie beispielsweise bei einem Übergang von PMMA (Polymethylmethacrylat ) zu Luft oder von Glas zu Luft. Im vorliegenden Fall wird vorzugsweise ein Lichtwellenleiter 13 aus PMMA eingesetzt. Es kann jedoch auch ein Lichtwellenleiter 13 aus Glas eingesetzt werden. Im
Rahmen einer Fresnel-Reflexion wird ein Teil der Leistung an der Reflektionssteile reflektiert und es kann daher zu einer Erhitzung des Endes 24 des Lichtwellenleiters 13 kommen. Bei einem Lichtwellenleiter aus PMMA kann die auf diese Weise reflektierte Leistung beispielsweise mehr als 5 % der gesamten übertragenen optischen Leistung betragen. Werden zum Bespiel 2 Watt optische Leistung übertragen, so werden dann immerhin 100 Milliwatt dieser Leistung reflektiert. Um die unerwünschten Auswirkungen einer
Fresnel -Reflexion zu vermindern, ist vorzugsweise an den von der Steckverbindungsanordnung 10 entfernten bzw. fernen Enden 24 der Lichtwellenleiter 13 jeweils der Puffer 22 in Längsrichtung ausgehend von der Stirnseite um eine bestimmte Länge (Bezugszeichen 25) , beispielsweise um eine Länge von 2 bis 5 mm, entfernt. Dies ist in Figur 9 für einen der Lichtwellenleiter 13 beispielhaft dargestellt.
Zur Kontrolle der Lichtausbreitung am freien Ende 24 eines Lichtwellenleiters 13 können ferner an dem Ende 24 über die Länge 25 des entfernten Puffers 22 radial optisch Elemente/Komponenten wie beispielsweise Kugeln, Stäbe oder ähnliches angebracht werden bzw. vorgesehen sein.
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Steckverbindungsanordnung für
Lichtwellenleiter (13) mit einem Eingangsteil (11) für eingehendes Licht, mit einem Ausgangsteil (12) für ausgehendes Licht und einem Verbindungsteil (15) , wobei das Eingangsteil (11) und das Ausgangsteil (12) über das Verbindungsteil (15) verbindbar sind und eine schwenkbar gelagerte Schutzklappe (16) vorgesehen ist, die derart angeordnet ist, dass sie bei entferntem Ausgangsteil (12) den Austritt von Licht aus der Steckverbindungsanordnung (10) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zustandssensor (17) vorgesehen ist, der eine ordnungsgemässe Verbindung des Ausgangsteils (12) mit dem Eingangsteil (11) erkennt.
2. Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Zustandssensor (17) um einen elektrischen Sensor, insbesondere um einen Berührungsschalter, einen Näherungsschalter und/oder einen kapazitiven, induktiven und/oder optischen Sensor handelt.
3. Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor
(18) vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass durch ihn eine unzulässige Temperaturerhöhung im Eingangsteil (11) und/oder im Ausgangsteil (12) und/oder in einem der zu koppelnden Lichtwellenleiter (13) erkennbar ist.
4. Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (18) einen wärmeabhängigen Widerstand und/oder einen Bimetallstreifen umfasst .
5. Steckverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, durch die das Ausgangssignal des Zustandssensors (17) und/oder das Ausgangssignal des Temperatursensors (18) auswertbar sind, wobei die
Auswerteeinheit derart ausgestaltet ist, dass sie bei einem Ausgangssignal des Zustandssensors (17) ein Einschaltsignal für eine Lichtquelle abgibt und/oder dass sie bei einem entsprechenden Ausgangssignal des Temperatursensors (18) ein Ausschaltsignal für die Lichtquelle abgibt.
6. Steckverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Eingangsteil (11) und dem Ausgangsteil (12) jeweils ein oder mehrere Lichtwellenleiter (13) aufnehmbar sind, wobei für die Führung des einen oder der mehreren Lichtwellenleiter (13) sowohl im Eingangsteil (11) als auch im Ausgangsteil (12) Ferrulen vorgesehen sind .
7. Steckverbindungsanordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (15) als Führungshülse ausgebildet ist, die auf einem oder mehreren Lichtwellenleitern (13) des Eingangsteils (11) oder auf einem oder mehreren Lichtwellenleitern (13) des Ausgangsteil (12) anbringbar ist und im angebrachten Zustand über dieses (11; 12) hinausragt zur Aufnahme der einen oder mehreren Lichtwellenleiter (13) des Ausgangsteils (12) oder des Eingangsteils (11) .
8. Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (15) kraftschlüssig oder schwimmend gelagert an den einen oder mehreren Lichtwellenleitern (13) des Eingangsteils (11) oder des Ausgangsteils (12) anbringbar ist.
9. Steckverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (15) aus Metall ist.
10. Steckverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem oder mehreren in dem Eingangsteil (11) und dem Ausgangsteil (12) angeordneten Lichtwellenleitern (13), wobei die einen oder mehreren Lichtwellenleiter (13) einen Kern (20), einen den Kern (20) umgebenden Mantel (21) und einen den Mantel (21) umgebenden Puffer (22) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass an den zu koppelnden Enden der einen oder mehreren Lichtwellenleiter (13) der Puffer (22) in Längsrichtung um eine bestimmte Länge, insbesondere um 2 bis 5 mm, entfernt ist .
11. Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Strahlungsverbindungsanordnung fernen Ende (24) der einen oder mehreren Lichtwellenleiter (13) der Puffer (22) in Längsrichtung um eine bestimmte Länge (25) , insbesondere um 2 bis 5 mm, entfernt ist.
PCT/CH2009/000060 2008-02-20 2009-02-12 Steckverbindungsanordnung für lichtwellenleiter WO2009103174A1 (de)

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