CH620772A5

CH620772A5 - Method for producing an optical fibre endpiece for a connector arrangement of optical fibres

Info

Publication number: CH620772A5
Application number: CH122877A
Authority: CH
Inventors: Martin Chown
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1980-12-15
Also published as: AU2182377A; FR2340557B1; GB1467796A; ES455577A1; FR2340557A1; JPS52116253A; AU504566B2; DE2704014A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleitfaser-Endstückes für eine Steckverbinderanordnung von Lichtleitfasern. The present invention relates to a method for producing an optical fiber end piece for a connector arrangement of optical fibers.

Zwei solche Endstücke werden grundsätzlich stumpf verbunden, so dass das aus dem einen Faserende bzw. den einen Faserenden des einen Endstückes austretende Licht in das entsprechende andere Faserende bzw. in die entsprechenden anderen Faserenden des andern Endstückes gerichtet wird. Kritisch bei solchen Steckverbinderanordnungen ist die genaue Ausrichtung der Faser bzw. Fasern beider Endstücke. Der Wortlaut des Patentanspruchs 1 gibt die Lösung dieses Problems an. Two such end pieces are basically butt-jointed, so that the light emerging from one fiber end or the one fiber end of the one end piece is directed into the corresponding other fiber end or into the corresponding other fiber ends of the other end piece. The exact alignment of the fiber or fibers of both end pieces is critical in such connector arrangements. The wording of claim 1 indicates the solution to this problem.

Es sollen nun Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Embodiments of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 und 2 eine Endansicht eines Lichtleitfaser-Endstückes für mehrere Fasern und die zuständige Draufsicht; 1 and 2 show an end view of an optical fiber end piece for several fibers and the relevant top view;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer aus zwei Endstük-ken gemäss Fig. 1 gebildeten Mehrfach-Steckverbinderanord-nung; 3 shows a perspective view of a multiple connector arrangement formed from two end pieces according to FIG. 1;

Fig. 4 eine Endansicht einer zweiten Ausführungsform eines Endstückes für eine Lichtleitfaser; Fig. 4 is an end view of a second embodiment of an end piece for an optical fiber;

Fig. 5 eine Endansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Endstückes, und schliesslich Fig. 5 is an end view of a further embodiment of the end piece according to the invention, and finally

Fig. 6 eine Seitenansicht des Endstückes gem. Fig. 5. Fig. 6 is a side view of the end piece acc. Fig. 5.

In den Fig. 1 und 2 liegt eine Anzahl von identischen, genau geschliffenen Zylindern la um einen weiteren zentralen Zylinder lb herum, welcher gleichfalls mit dem erstgenannten Zylinder identisch ist. Es entstehen Zwischenräume 2. In jeden dieser Zwischenräume 2 wird ein Ende 3 einer Lichtleitfaser eingeschoben, wobei alle Faserenden denselben Durchmesser aufweisen. Bei einer Anzahl von sieben Zylindern, deren Durchmesser 6,464 mal grösser als der Durchmesser der Fasern ist, werden die Faserenden genau in die Zwischenräume zwischen den Zylindern passen. Die ganze Anordnung wird dann z.B. durch Eingiessen in einer Masse gesichert. Die Faser- und die entsprechenden Zylinderenden werden dann in einer zur Längsachse der Zylinder und der Fasern senkrecht liegenden Ebene 4 geschliffen und flachpoliert. Werden nun zwei gleiche Endstücke in ein eine V-förmige Führungsfläche 5 aufweisendes Führungsstück 6 (Fig. 3) gesetzt und mit ihren polierten Enden aneinander geschoben, dann sind die Faserenden eines Endstückes genau mit jenem des anderen Endstückes ausgerichtet, immer unter der Voraussetzung, dass alle Zylinder genau geschliffen sind und denselben Durchmesser aufweisen. Bei einem Faserdurchmesser von 100 p.m ist der Totaldurchmesser des Endstückes in diesem Falle 3 X 646 jxm= 1,938 mm. Da das Endstück ein hohes Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis aufweist, kann die Ausrichtung der zwei eine Mehrfach-Steckver-binderanordnung (Fig. 3) bildenden Endstücke sehr genau vorgenommen werden. Durch diese Konstruktionsart wird die Montage erleichtert, da die Faserenden in die Zwischenräume eingeschoben werden noch während die Zylinder lose aneinander liegen ; dies ermöglicht die Erweiterung der Zwischenräume je nach Bedarf durch Versetzung der Zylinder. Der ganze Aufbau wird dann vor dem Eingiessen zusammengespannt. Der gezeigte Aufbau weist sieben Zylinder auf und ist folglich für eine 6-Faser-Steckverbindungsanordnung vorgesehen. Es können natürlich auch Steckverbindungen für andere Anzahlen von Fasern aufgebaut werden. So z.B. genügen für eine Faser 3 Zylinder, für 2 Fasern 4 Zylinder usw. Auch muss der zentral gelegene Zylinder nicht denselben Durchmesser aufweisen, wie die um ihn liegenden Zylinder unter der Voraussetzung, dass die den zentralen Zylinder umgebenden Zylinder alle identisch sind. Ein kleiner zentraler Zylinder kann folglich von nur 5 Zylindern umgeben sein (für eine 5-Faser-Anordnung) oder kann ein grösserer zentraler Zylinder von 7 Zylindern umgeben sein (für eine 7-Faser-Anordnung). Die Grösse des durch die Schenkel der V-förmigen Führungsfläche eingeschlossenen Winkels wird vom Zusammenbau abhängen. 1 and 2, a number of identical, precisely ground cylinders 1a lie around a further central cylinder 1b, which is also identical to the first-mentioned cylinder. Gaps are created 2. An end 3 of an optical fiber is inserted into each of these gaps 2, with all fiber ends having the same diameter. With a number of seven cylinders, the diameter of which is 6.464 times larger than the diameter of the fibers, the fiber ends will fit exactly into the spaces between the cylinders. The whole arrangement is then e.g. secured by pouring into a mass. The fiber and the corresponding cylinder ends are then ground and flat polished in a plane 4 lying perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder and the fibers. If two identical end pieces are now placed in a guide piece 6 (FIG. 3) which has a V-shaped guide surface 5 and are pushed together with their polished ends, then the fiber ends of one end piece are exactly aligned with that of the other end piece, provided that all cylinders are precisely ground and have the same diameter. With a fiber diameter of 100 p.m the total diameter of the end piece in this case is 3 X 646 jxm = 1.938 mm. Since the end piece has a high length-to-diameter ratio, the alignment of the two end pieces forming a multiple connector arrangement (FIG. 3) can be carried out very precisely. This type of construction makes assembly easier, since the fiber ends are inserted into the interstices while the cylinders are lying loosely against one another; this allows the gaps to be expanded as required by moving the cylinders. The whole structure is then clamped together before pouring. The structure shown has seven cylinders and is therefore intended for a 6-fiber connector arrangement. Plug-in connections for other numbers of fibers can of course also be set up. So e.g. 3 cylinders are sufficient for one fiber, 4 cylinders for 2 fibers etc. Also the central cylinder does not have to have the same diameter as the cylinders around it, provided that the cylinders surrounding the central cylinder are all identical. A small central cylinder can therefore be surrounded by only 5 cylinders (for a 5-fiber arrangement) or a larger central cylinder can be surrounded by 7 cylinders (for a 7-fiber arrangement). The size of the angle enclosed by the legs of the V-shaped guide surface will depend on the assembly.

Der Nachteil der bisher beschriebenen einfachen Endstücke liegt darin, dass ihre Grösse direkt vom Faserdurchmesser abhängt. Es ist also nur möglich, zwei Endstücke zu verbinden, welche Fasern gleicher Durchmesser enthalten. Ein weiterer Nachteil ist darin zu erblicken, dass sich die Durchmesser billigerer Fasern in recht grossen Toleranzen bewegen, so dass die Faserenden nicht immer genau in die Zwischenräume passen. Schliesslich kann bei sehr kleinen Faserdurchmessern das Endstück selbst auch zu klein ausfallen, um es vorteilhaft anwenden zu können. The disadvantage of the simple end pieces described so far is that their size depends directly on the fiber diameter. It is therefore only possible to connect two end pieces which contain fibers of the same diameter. Another disadvantage is that the diameters of cheaper fibers are within fairly large tolerances, so that the fiber ends do not always fit exactly into the spaces. Finally, with very small fiber diameters, the end piece itself can also be too small to be able to use it advantageously.

Die erwähnten Probleme können überwunden werden, indem grössere Primärzylinder mit kleinen Zwischenzylindern The problems mentioned can be overcome by using larger primary cylinders with small intermediate cylinders

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

fi5 fi5

3 3rd

620 772 620 772

im Zwischenraum verwendet werden, wie in Fig. 4 angedeutet. Einfachheitshalber wird nur ein Zwischenraum 22 zwischen drei einander angeordneten Primärzylindern 21 a, b, gezeigt. Diese Primärzylinder entsprechen den Zylindern 1 a, b aus Fig. 1. Da sie nun grösser sind als jene in Fig. 1, wird auch der Zwischen- 5 räum 22 grösser als der in Fig. 1 sein. Das Faserende 23 (es geht hier um ein Endstück für lediglich eine Faser) weist denselben Durchmesser auf wie in der vorherigen Figur, liegt jedoch nun zwischen drei Zwischenzylindern 25, welche ihrerseits je zwischen zwei benachbarten Primärzylindern angeordnet sind. Der in Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Gesamtgrösse des Endstückes erhöht werden kann, und dass grössere Zwischenzylinder verwendet werden können, um kleinere Faserdurchmesser zu kompensieren, während die Faserachse ihre zentrale Lage zwischen den drei Primärzylindern beibehält. Dieser letztere 15 Vorteil gleicht die erstgenannten Nachteile aus, da die Ausrichtung der Endstücke und der Zwischenräume lediglich von der Anordnung der Primärzylinder abhängt, nachdem die Endstücke im Führungsstück 6 der Steckverbindung angebracht wurden. 20 be used in the space, as indicated in Fig. 4. For the sake of simplicity, only one intermediate space 22 between three mutually arranged primary cylinders 21 a, b is shown. These primary cylinders correspond to the cylinders 1 a, b from FIG. 1. Since they are now larger than those in FIG. 1, the interspace 5 will also be larger than that in FIG. 1. The fiber end 23 (this is an end piece for only one fiber) has the same diameter as in the previous figure, but is now between three intermediate cylinders 25, which in turn are each arranged between two adjacent primary cylinders. The advantage of this arrangement is that the overall size of the end piece can be increased and that larger intermediate cylinders can be used to compensate for smaller fiber diameters, while the fiber axis maintains its central position between the three primary cylinders. This latter advantage offsets the first-mentioned disadvantages, since the orientation of the end pieces and the gaps only depends on the arrangement of the primary cylinders after the end pieces have been fitted in the guide piece 6 of the plug connection. 20th

Während die Primärzylinder 21 aus genau geschliffenen Metallstücken hergestellt werden, können die Zwischenzylinder 25 aus weicherem Material bestehen, z.B. aus Kunststoff. Das weichere Material ermöglicht eine genaue Zentrierung der Faser, falls diese keinen genauen Durchmesser aufweist, wobei 25 die Zwischenzylinder absichtlich etwas grösser gemacht sind, um als Kissen beim Zusammenspannen der ganzen Anordnung zu wirken. While the primary cylinders 21 are made from precisely ground pieces of metal, the intermediate cylinders 25 can be made of softer material, e.g. made of plastic. The softer material enables the fiber to be precisely centered if it does not have a precise diameter, the intermediate cylinders being intentionally made somewhat larger in order to act as a cushion when the entire arrangement is clamped together.

Um dem Problem verschiedener Faserdurchmesser beikommen zu können (gemeint ist: absichtlich verschiedener Durchmesser), kann die Anordnung derart vereinfacht werden, dass konstant grosse Primärzylinder für alle Fälle verwendet werden, jedoch je nach Faserdurchmesser verschieden grosse Zwischenzylinder. Solange die drei Zwischenzylinder, welche jede Faser umgeben, immer dieselbe Grösse aufweisen, werden die Fasern im Zwischenraum zentriert sein, was eine richtige Ausrichtung unabhängig von der Fasergrösse zur Folge hat. In order to be able to deal with the problem of different fiber diameters (meaning: intentionally different diameters), the arrangement can be simplified in such a way that primary cylinders of constant size are used for all cases, but intermediate cylinders of different sizes depending on the fiber diameter. As long as the three intermediate cylinders that surround each fiber are always the same size, the fibers will be centered in the space, which results in correct alignment regardless of the fiber size.

Bisher wurden lediglich Steckverbindungen beschrieben, deren Endstücke flach geschliffene Enden aufweisen und stumpf verbunden sind. Eine weitere Ausführungsform eines Endstückes weist für jedes Faserende eine Kugellinse auf, die in Brennpunktdistanz vom Faserende liegt, siehe Fig. 5 und 6. In diesem Falle erstrecken sich die Zylinder 31 über die Faserenden 32 hinaus und sind spitz zulaufend, wodurch die konischen Teile 31a entstehen. Kugellinsen 33 sind je zwischen drei benachbarten konischen Teilen 31a vorhanden. Die Faserenden werden nur so weit in das Endstück hineingeschoben, dass eine richtige Distanz zwischen Linse und Faserende hergestellt wird. Eine in Brennpunktdistanz vom Faserende angebrachte Kugellinse bündelt das aus dem Faserende ausgestrahlte Licht zu einem kollimierten Strahl. Ähnlich wird ein kollimiertes Licht parallel zur Endstückachse gebündelt zum Faserende übertragen. Zwei solche richtig ausgerichtete Endstücke müssen im vorliegenden Fall nicht stumpf aneinander liegen, sondern können eine gewisse Entfernung voneinander aufweisen und bilden trotzdem einen Mehrfach-Steckverbinder. So far, only plug connections have been described, the end pieces of which have flat ground ends and are butt-connected. Another embodiment of an end piece has a spherical lens for each fiber end, which is at the focal distance from the fiber end, see FIGS. 5 and 6. In this case, the cylinders 31 extend beyond the fiber ends 32 and are tapered, whereby the conical parts 31a arise. Ball lenses 33 are provided between three adjacent conical parts 31a. The fiber ends are only pushed so far into the end piece that a correct distance is created between the lens and the fiber end. A spherical lens attached at the focal distance from the fiber end bundles the light emitted from the fiber end into a collimated beam. Similarly, a collimated light is bundled parallel to the tail axis and transmitted to the fiber end. In the present case, two such correctly aligned end pieces do not have to lie flush against one another, but can have a certain distance from one another and still form a multiple connector.

C C.

4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims

620 772

2nd

PATENT CLAIMS

1. A method for producing an optical fiber end piece for a connector arrangement of optical fibers, characterized in that from a set of cylinders (la, lb) the cylinders are arranged side by side, whereby at least one intermediate space (2) is created the fiber end to be connected is inserted into this intermediate space, or a fiber end (3) to be connected is inserted individually into these intermediate spaces from the same direction, and that this fiber end or these fiber ends are then centrally located in the intermediate space or spaces is or will be attached.

2. The method according to claim 1, characterized in that the diameter of each cylinder is chosen to be 6.464 times larger than the fiber diameter, all fibers having the same diameter.

3. The method according to claim 1, characterized in that the cylinders (21a, b) with a larger diameter than 6.464 times the diameter of the fiber end (23) lying in the intermediate space (22) between these cylinders are manufactured so that the fiber three further intermediate cylinders (25) are held in the central position of the intermediate space, and that each of these intermediate cylinders is brought into contact with two of the first-mentioned cylinders as well as with the fiber, the diameter of all intermediate cylinders being chosen to be the same.

4. The method according to claim 3, characterized in that the intermediate cylinder (25) are made of plastic.

5. The method according to claim 3, characterized in that the first-mentioned cylinders (21a, b) are made of metal.

6. The method according to claim 1, characterized in that the end face of the fiber end or the end faces of the fiber ends and the end faces of the associated cylinder ends are arranged in a plane perpendicular to the longitudinal axes of the cylinder and the fiber or fibers.

7. The method according to claim 1, characterized in that the cylinders (31) protrude beyond the fiber ends (32), that the cylinder ends form tapered, conical parts (31a), and that in each case a ball lens (33) between the conical parts of three adjacent cylinders is attached, the fiber ends are at the focal distance from these lenses.

8. The method according to claim 1, characterized in that the cylinder and the fiber or fibers are overmolded.

9. Use of two end pieces produced by the method according to claim 1 in a multiple plug connector arrangement, characterized in that the two end pieces are arranged in a cross-sectionally V-shaped groove of a guide piece (6).