DE2352874B2

DE2352874B2 - Optischer lichtleiteranschluss und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2352874B2
Application number: DE2352874A
Authority: DE
Inventors: Keizo Baba; Hiroyuki Hasegawa; Takemi Kamada
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1972-10-23
Filing date: 1973-10-22
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2203986A1; FR2203986B1; GB1428447A; JPS4965244A; AU6111573A; JPS5611923B2; US3861781A; DE2352874C3; AU471753B2; DE2352874A1; CA997605A

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Lichtleiteranschluß wenigstens am Ende eines stab- oder faserförmi-

gen optischen Lichtleiters, der wenigstens im Bereich seines Endes mit einem thermoplastischen Kunststoffüberzug versehen ist, zum optischen Kuppeln wenigstens zweier Lichtleiter oder wenigstens eines Lichtleiters mit wenigstens einer Lichtquelle.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lichtleiteranschlusses.

Die Endfläche von einem stab- oder faserförmigen optischen Lichtleiter zur Leitung von Lichtwellen müssen poliert sein, um die Lichteinfallsverluste so klein

wie möglich zu halten. Bei einfachen elektrischen Leitungsverbindungen ist es lediglich notwendig, einen zuverlässigen mechanischen Kontakt zwischen Leitungsenden sicherzustellen.
Um jedoch eine gute optische Kupplung zwischen zwei optischen Stab- oder Faserleitern zu erreichen, müssen im Gegensatz zu den elektrischen Leitungsverbindungen die optischen Achsen der zu kuppelnden Leitererden an ihrer Kupplungsstelle genau zueinander ausgerichtet sein.

Aus der DT-AS 21 35 254 ist eine Verbindung einer lichtleitenden Glasfaser, die aus einer Kernfaser und einem darum angeordneten Mantelglas besteht, mit einer zweiten oder mit einem Endgerät bekannt geworden. Die Enden der Kernfasern sind an der Verbindungsstelle verdickt. Außerdem weisen die Enden der Kernfasern ein von der Mitte zum Rand stetig abnehmendes Brechzahlprofil auf. Die Oberflächen der Enden der Kernfasern besitzen eine Paßfläche, die in einem Zentrierring angeordnet ist.

Ein derartiger faser- oder stabförmiger optischer Leiter besteht aus einem zerbrechlichen bzw. leicht beschädigbaren Material. Es ist daher gebräuchlich, die optischen Lichtleiter mit einem thermoplastischen Kunststoff als Schutz gegen mögliche mechanische Be-Schädigungen und Zerstörung von optischen Eigenschaften zu überziehen. Diese Schutzhülle aus thermoplastischem Kunststoff läßt sich jedoch nur unter größeren Schwierigkeiten von den leicht beschädigbaren Lichtleitern zum optischen Kuppeln der Lichtleiter entfernen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen vorzugsweise leicht trennbaren optischen Lichtleiteranschluß der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben anzugeben, bei dem die vorstehenden Schwierigkeiten weitgehend vermieden sind, also vor allem die Entfernung der Kunststoffschutzschicht der Lichtleiter wesentlich erleichtert und damit Lichtleiteranschlüsse mit zu ihren Halterungen exakt

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ausgerichteten optischen Achsen weitgehend vereinfacht sind.

Zur Lösung der Aufgabe ist der optische Lichtleiteranschluß erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen langgestreckten zylindrischen Endkörper mit einem axial durchgehenden Hohlraum, bestehend aus einem den erhitzten, weichen Kunststoffüberzug von dem Leiter bei dessen Einführung in den Hohlraum wenigstens teilweise verdrängenden, koaxial zur Achse des Körpers verhufenden, engquerschnittigen Mittenabschnitt, der einerseits an einen erweiterten, den verdrängten Kunststoff wenigstens teilweise aufnehmenden und sich bis zum Lichtleiiereinführungsende des Körpers erstreckenden, ersten Endabschnitt und andererseits an einen erweiterten, sich bis zum entgegengesetzten optisehen Anschlußende des Körpers erstreckenden Abschnitt anschließt, welcher mit einer das Lichtleiterende im Zentrum des optischen Kupplungsendes fixierenden Masse angefüllt ist

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus einem oder mehreren Unteransprüchen.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Anschlusses besteht darin, daß das mit einer thermoplastischen Kunststoffumhüllung versehene Lichtleiterende und/oder der zylindrische Endkörper auf eine Temperatur höher als der thermische Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffes erhitzt wird, daß das Lichtleiterende sodann \nm Lichtleitereinführungsende des Körpers aus in seinen ersten Endabschnitt eingeführt und weiter in Richtung auf den Mittenabschnitt relativ zum Endkörper verschoben wird, wobei das Lichtleiterende unter gleichzeitiger Verdrängung des thermoplastischen Kunststoffes in den ersten Endabschnitt hinein von dem Mittenabschnitt aufgenommen und bis über das optische Anschlußende des Körpers hinausgeführt wird, und daß anschließend der zweite Endabschnitt mit einem das Lichtleiterende im Zentrum des optischen Anschlußendes haltenden Masse ausgefüllt und endlich das optisehe Anschlußende mit der Masse und dem Lichtleitende optisch planparallel geschliffen werden.

Um einen trennbaren optischen Anschluß für Lichtleiter nach der Erfindung zu erhalten, kann vorteilhafterweise wie folgt verfahren werden: Das Ende eines mit einer thermoplastischen Umhüllung versehenen stab- oder faserförmigen Lichtleiters wird in den axial durchgehenden Hohlraum am einen Ende eines Endkörpers eingeführt, der eine axiale zylindrische Ausnehmung mit dem Durchmesser der thermoplastischen Umhüllung aufweist.

Die axiale zylindrische Ausnehmung verengt sich bis auf den Durchmesser des Lichtleiters, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die höher ist als der thermische Erweichungspunkt der thermoplastischen Kunststoff umhüllung. Die Kunststoffumhüllung kann somit von dem mit dem engen Abschnitt des zylindrischen Hohlraumes in Kontakt kommenden Lichtleiterabschnitt abgestreift werden. Der Lichtleiter wird dabei soweit in den Endkörper hineingeschoben bzw. dieser auf den Lichtleiter aufgeschoben, bis das Ende des Lichtleiters aus dem entgegengesetzten anderen Ende des Endkörpers hervorragt. Dieses andere Ende ist mit einer flachen zylindrischen Vertiefung versehen, in die eine Masse eingebracht wird, die das Lichtleiterende an dem Ende des Endkörpers in der gewünschten Lage festhält. Weitere Merkmale der Erfindung und deren Vorteile foleen aus einem Ausführungsbeispiel, das an Hand von

55 schematischen Zeichnungen nachstehend mehr hin einzelnen beschrieben ist In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Lichtleiteranschluß nach der Erfindung mit einem angeschlossenen Ende eines umhüllten optischen Leiters,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Lichtleiiieranschluß nach F i g. 1 in einer bestimmten Herstellungsphase und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lichtleiteranschluß zum optischen Kuppeln zweier Lichtleiter.

F i g. 1 zeigt einen Anschlußkörper 1 und einen optischen Lichtwellenübertragungsleiter 2, die zunächst voneinander getrennt sind und die miteinander verbunden werden, nachdem der Endkörper 1 auf eine bestimmte Temperatur erhitzt worden ist, wodurch das Einschieben des Lichtleiters 2 in Pfeilrichtung A möglich wird. Die Temperatur ist zweckmäßigerweise höher als der thermische Erweichungspunkt einer thermoplastischen Kunststoffumhüllung 4, die zusammen mit dem optischen Stab bzw. der optischen Faser 3 den optischen Leiter 2 bilden. Wird der Leiter 2 in Pfeilrichtung A in den Endkörper 1 hineingestoßen bzw. -gedrückt, erweicht die Kunststoffumhüllung schnell auf Grund der erhöhten Temperatur des Endkörpers 1. Dabei wird die Kunststoffumhüllung von dem Ende des Stabes bzw. der Faser 3 abgestriffen, die durch einen engquerschnittigen Abschnitt 7 des durchgehenden Hohlraumes 5 hindurchgedrückt wird, dessen Innendurchmesser am rechten Eintrittsende des Endkörpers 1 im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des optischen Leiters 2 bzw. seiner Kunststoffumhüllung ist, während der Innendurchmesser des engquerschnittigen Abschnittes 7 gleich dem Durchmesser des Stabes bzw. der Faser 3 ist. Dabei schließt der Hohlraum 5 mit einem sich trichter- oder konusförmig verengenden Abschnitt 6 an den engquerschnittigen Abschnitt 7 an. Das Hineinschieben des Lichtleiters 2 in den Endkörper 1 wird fortgeführt, bis eine bestimmte Länge 8 des durch den engquerschnittigen Abschnitt 7 hindurchgeführten optischen Stabes bzw. Faser 3 über die Endfläche 9 des Endkörpers 1 hinausragt Während des Einschiebevorganges wird der Überschuß an erweichtem thermoplastischem Umhüllungsmaterial in einer kleinen Öffnung 10 angesammelt, die sich an einer geeigneten Stelle am linken Ende des Endkörpers 1 befindet, wie es in den Figuren dargestellt ist. Nach dem Abkühlen des derart vorbereiteten Lichtleiteranschlusses erstarrt die thermoplastische Umhüllung, um eine feste mechanische Verbindung zwischen der Umhüllung und dem Endkörper 1 zu bilden, wie F i g. 1 zeigt.

Das hervortretende Ende 8 der Lichtleitfaser bzw. -Stabes 3 läßt sich in eine Ebene mit der Endfläche des Endkörpers 1 bringen.

Die Vertiefung 11 an der Endfläche des Endkörpers wird hierzu mit einer Masse 12 angefüllt, so daß das Ende 8 der Faser bzw. des Stabes 3 und der Endkörper

I eine zuverlässige feste Verbindung bilden. Nach dem Erstarren der Binde- und Fixierungsmasse 12 wird das herausragende Ende 8 des Lichtleiters 2 zusammen mit der erstarrten Masse 12 und der Endfläche 9 des Endkörpers 1 geschliffen, bis es eben ist. Da die Vertiefung

I1 nur zur Fixierung des Endes 8 der Faser bzw. des Stabes 3 dient, kann die Gestalt der Vertiefung beliebig und in zweckmäßiger Weise gewählt werden.

Der Anschluß eines Lichtleiters der eingangs genannten Art an einen erfindungsgemäßen Endkörper und das Schleifen der Endfläche des Lichtleiters, kann

.omit leicht durchgeführt werden, indem ein Teil e'er thermoplastischen Umhüllung ohne nachteilige Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften des Leiters von dieser entfernt wird.

Der fertige Endkörper 1 mit dem eingesetzten optischen Lichtleiter 2 kann mit einem anderen entsprechenden Endteil optisch gekuppelt werden. Hierzu dient vorzugsweise eine zylindrische Metallhülse 13, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, deren innerer Durchmesser im wesentlichen gleich ist mit dem Außendurchmesser der Endkörper 1 und die eine axiale Länge besitzt, welche ausreicht, die ausgerichteten Endkörper in der Metallhülse in einen festen bzw. engen Kontakt zueinander 2U bringen, wobei die beiden Endflächen der koaxial zueinander zu liegen kommenden Lichtleiterenden genau gegenüberliegen.

Um eine genaue optische Kupplung zwischen zwei Lichtleitern 2 zu erreichen, müssen die Achsen der durchgehenden Hohlräume, insbesondere die Achsen der Abschnitte 7 der Hohlräume der Endkörper 1 genau koaxial mit der Achse der Metallhülse 13 sein.

S Es ist im übrigen klar, daß der erfindungsgemäße Lichtleiteranschluß auch für einen optischen Vielleiteranüchluß geeignet ist, in welchem mehr als zwei Endkörper dicht aneinandergeschlossen sind, um trennbare parallele optische Kupplungen zu bilden. Andererseits

ίο kann der mit einem erfindungsgemäßen Endkörper versehene, kunststoffummantelte Lichtleiter auch ohne einen entsprechenden zweiten Endkörper zur trennbaren optischen Leiterkupplung verwendet werden, sofern der Endkörper gegenüber einer Lichtquelle wie

i$ einem Laserosziliator angeordnet werden soll, um den Laserstrahl auf der Endfläche des Lichtleiters aufzufangen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Optischer Lichtleiteranschluß wenigstens am Ende eines stab- oder faserförmigen optischen Lichtleiters, der wenigstens im Bereich seines Endes mit einem thermoplastischen Kunststoffüberzug versehen ist, zum optischen Kuppeln wenigstens zweier lichtleiter oder wenigstens eines Lichtleiters mit wenigstens einer Lichtquelle, gekennzeichnet durch einen langgestreckten zylindrischen Endkörper (1) mit einem axial durchgehenden Hohlraum (5,7,11), bestehend aus einem den erhitzten, weichen Kunststoffüberzug von dem Leiter bei dessen Einführung in den Hohlraum wenigstens teilweise verdrängenden, koaxial zur Achse des Körpers verlaufenden, engquerschmttigen Mittenabschnitt (7), der einerseits an einen erweiterten, den verdrängten Kunststoff wenigstens teilweise aufnehmenden und sich bis zum Lichtleitereinführungsende des Körpers erstreckenden, ersten Endabschnitt (5) und andererseits an einen erweiterten, Sich bis zum entgegengesetzten optischen Anschlußende (9) des Körpers erstreckenden Abschnitt (11) anschließt, welcher mit einer das Lichtleiterende (8) im Zentrum des optischen Kupplungsendes fixierenden Masse (12) angefüllt ist
2. Anschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrisch ausgebildete Mittenabschnitt (7) einen Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Lichtleiters (3) und der erweiterte erste, zylindrisch ausgebildete Endabschnitt (5) einen größeren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Kunststoffüberzuges (2) auf dem Lichtleiter (3) aufweisen, wobei die koaxialen Mitten- und Endabschnitte (5, 7) durch einen sich vom letzteren zum ersteren hin verjüngenden koaxialen Abschnitt (6) verbunden sind.
3. Anschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (11) eine flache Vertiefung am optischen Kupplungsende (9) des Endkörpers (1) bildet.
4. Anschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endkörper (1) wenigstens eine radiale Ausnehmung oder Öffnung (10) in Verbindung mit dem ersten Endabschnitt (5) zur Aufnahme von verdrängtem Kunststoff aufweist.
5. Anschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kupplungsende (9), das Lichtleiterende (8) und die Masse (12) optisch planparallel geschliffen sind.
6. Anschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Hülse (13) vorgesehen ist, in die von ihren beiden Enden aus jeweils wenigstens ein zylindrischer Endkörper (1) steckbar ist, wobei wenigstens die engquerschnittigen Abschnitte (7) der Hohlräume der Endkörper koaxial zur Achse der Hülse verlaufen.
7. Verfahren zur Herstellung des Anschlusses nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer thermoplastischen Kunststoffumhüllung versehene Lichtleiterende und/oder der zylindrische Endkörper auf eine Temperatur höher als der thermische Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffes erhitzt wird, daß das Lichtleiterende sodann vom Lichtleitereinführungsende des Körpers aus in seinen ersten End-

abschnitt eingeführt und weiter in Richtung auf den Mittenabschnitt relativ zum Endkörper verschoben wird, wobei das Lichtleiterende unter gleichzeitiger Verdrängung des thermoplastischen Kunststoffes in den ersten Endabschnitt hiaein von dem Mittenabschnitt aufgenommen und bis über das optische Anschlußende des Körpers hinausgeführt wird und daß anschließend der zweite Ecdabschnitt mit einem das Lichtleiterende im Zentrum des optichen Anschlußendes haltenden Masse ausgefüllt und endlich das optische Anschlußende mit der Masse und dem Lichtleiterende optisch planparallel geschliffen werden.