DE2516858C2 - Lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern - Google Patents
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Description
der Durchmesser der Bohrung jedes Steckers (2,12) größer ist als der Außendurchmesser der
jeweiligen Lichtleitfaser (1, 11), und zwar um einen Betrag, der größer ist als Paßtoleranzen, ,
2. das Ende der Lichtleitfaser in dieser Bohrung zentrisch zur Umfangsfläche des Steckers
angeordnet und in diesem (bei 6, 13) befestigt ist. und daß
3. die Stetker (2, 12) mittels einer Feder (4) oder
einer Schraubmuffe in der Paßhülse (3) gehalten sind.
2. Steckverbindung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Pdßhülse (3) eine Bohrung 2,
p, 8) für die Zuführung einer geeigneten Immerlionsflüssigkeit aufweist.
3. Steckverbindung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dab die Stecker (2, 12) an
liren Stirnseiten (2, 12) mit einer Staubfangrille (5)
»ersehen sii*'
4. Verfahren zur Herstellung eines Steckers nach tinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß von sinen? zylindrischen Teil
ausgegangen wird, dessen Außendurchmesser gröter als der Innendurchmesser der Paßhülse ist, und
Iwar um einen Betrag, der größer ist als
Paßtoleranzen, daß in dem zylindrischen Teil eine Bohrung ausgebildet ist, deren Durchmesser größer
als der Außendurchmesser der zu verwendenden Lichtleitfaser ist, und zwar um einen Betrag größer
ist, als Paßtoleranzen, daß in die Bohrung ei" Faserende der Lichtleitfaser eingeführt und ohne
Weitere radiale Positionierung darin befestigt wird, ■nd daß danach der zylindrische Teil zentrisch zur
jeweiligen radialen Faserposition auf Passung nachgearbeitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennteichnet. daß zum Nacharbeiten auf Passung das
zylindrische Teil auf den Koordinatentisch einer Universalfräsmaschine befestigt wird und die Spindel mit dem Werkzeug mit Hilfe eines Zentriermikroskops auf die Fasermitte eingerichtet wird und
danach das zylindrische Teil auf der Maschine ■achgearbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser durch KIe-Sung oder Quetschung in der Bohrung des
lylindrischen Teils befestigt wird.
60
Die vorliegende Erfindung betrifft eine lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Für die verlustarme Verbindung von Lichtleitfaserenden sind leicht lösbare Steckverbindungen erforderlich.
Bei der Kopplung von Multimode-Fasern mit kreisförmigem Querschnitt und stufenförmigem Brechzahlprofil
sind hinsichtlich der folgenden Parameter bestimmte Toleranzen einzuhalten:
Abstand der Faserstirnflächen, gegenseitige Verkippung der Faserenden, seitlicher Versatz der Faserachsen und Oberflächenbeschaffenheit der Faserstirnflächen, sowie Normalität der Stirnflächen zur Faserachse.
Dabei besteht eine Abhängigkeit der Transmission der Faser-Faser-Kopplung von den vorstehenden Parametern, sowie von den Faserparametern Kernradius und
Akzeptanzwinkel.
Bei bekannten Steckverbindungen werden die mechanischen Toleranzforderungen dadurch erfüllt, daß
-Jie freien, mit möglichst guten Stirnflächen versehenen
Faserenden in eng tolerierten Nuten oder Bohrungen gegeneinander geführt werden. Beispielsweise ist dies
bei der Steckverbindung nach der DE-OS 23 52 874 der Fall, die eine Steckverbindung der eingangs genannten
Art darstellt
in der Prasis ergeben sich dabei jedoch einige Nachteile. So sind schwierig zu fertigende, eng tolerierte
tiefe Bohrungen mit dem Durchmesser der Faser notwendig, oder ein feinfühliges Zusammenführen der
Faserenden von Hand, eventuell sogar unter Zuhilfenahme eines Mikromanipulators. In anderen Fällen ist
vor dem Koppeln mindestens ein freies Faserende von etwa 0.1 mm Durchmesser vorhanden, das beim
Manipulieren leicht beschädigt oder beschmutzt werden kann.
Insbesondere besteht beim Zusammenführen der Faserenden in enge Nuten oder Bohrungen die Gefahr,
daß in den Führungselementen vorhandene Staubteilchen aufgesammelt werden und auf die Faserenden
gelangen, so daß die Koppelverluste unkontrolliert erhöht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lösbare Steckverbindung anzugeben, die ohne Mikromanipulator herstellbar ist. bei dt/ die Gefahr, daß
vorhandene Staubteilchen auf die Faserenden gelangen, herabgemindert ist, und bei welcher der Stecker mit der
zentrisch darin befestigten Faser auf einfache und zweckmäßige Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Steckverbindung der eingangs genannten Art durch die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Steckverbindung gehen aus den
Ansprüchen 2 und 3 hervor.
Ein besonderer Vorteil einer derartigen Steckverbindeng ist darin zu sehen, daß sie ohne mikroskopische
Führungselemente und damit einfach zu fertigen und robust und unkritisch in der Handhabung ist.
Insbesondere läßt sich eine erfindungsgemäße Steckverbindung besonders vorteilhaft nach dem Verfahren
gemäß Anspruch 4 fertigen, das sich durch die besonders einfache und unproblematische Zentrierung
einer Lichtleitfaser im Stecker auszeichnet.
Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens nach Anspruch 4 gehen aus den Ansprüchen 5 und 6 hervor.
Eine vorgeschlagene Steckverbindung läßt sich vorteilhaft zu einer linearen Anordnung von Parallelsteckern erweitern, wobei die Stapelung solcher
Parallelstecker weiterhin eine sehr kompakte Verbindung für eine größere Zahl von Einzelfasern ergibt. So
läßt sich leicht ein Koppelelement für 100 Einzelfasern mit den Abmessungen von 60 χ 60 χ 32 mm realisieren.
Durch die identische Konfektionierung der Einzelfasern ist weiterhin der Vorteil gegeben, daß jede Faser einzeln
ausgewechselt oder umgesteckt werden kann, ohne die übrigen Verbindungen zu trennen.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei stufenförmigem Brechzahlprofi! durch Ausleuchtung der Faser eine
Zentrierung direkt auf die Kern-Mantel-Grenzfläche der Faser »orgenommen warden kann, so daß
Fertigungsunsymmetrien der Faser nicht eingehen. Die erfindungsgemäße lösbare Steckverbindung eignet sich
daher besonders & jt für Einmaterialfasern, bei denen die
exakte Zentrierung des Faserkerns zum Außenmantel erfahrungsgemäß schwieriger ist, als bei kompakten
Kern-'Vlantel-Fasern.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur beispielsweise beschrieben, in der ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Steckverbindung schematisch dargestellt ist.
In der Figur sind mit 1 und 11 zwei zu verbindende Lichtleitfasern, beispielsweise Multimodelichtwellenleiter
vom Kern-Mantel-Typ, bezeichnet. Jede Faser 1, II ist von einem Stecker 2, 12 umgeben, die mit ihren
Stirnflächen zusammenstoßen. Die enimantelten Enden
6,13 der Lichtleitfasern 1,11 sind mittels Klebu..gen in
den entsprechenden Steckern 2, 12 befestigt. Mit 5 ist eine Staubfangrille bezeichnet, die die Stirnflächen der
Stecker umgibt
Mit 3 ist eine zylindrische metallische Paßhülse bezeichnet, die die beiden Stecker 2, 12 konzentrisch
umgibt. Zusätzlich dient eine geeignete Feder 4 und/oder eine geeignete Schraubmuffe zur Halterung
der Stecker in der Hülse. Mit 7,3 sind Bohrungen für die Zuführung einer geeigneten Immersionsflüssigkeit bezeichnet,
durch die eine Sicherung der Faser im Stecker durch Vergrößerung der Klebefläche und eine teilweise
Zugentlastung der Faser erreicht wird.
Die einzige kritische Forderung der Realisierung der angegebenen Steckverbindung ist die Zentrierung des
Faserendes in den Stecker. Hierzu sind zwei Verfahren für eine kostengünstige Massenfertigung geeignet.
1. Der zylind. ische Steckerteil, der die Passung in der
Paßhülse vermittelt, wird zunächst mit ca. 0.2 mm Überschuß gefertigt. Das Faserende wird dann in
die dafür vorgesehene Bohrung eingeführt, und zwar ohne weitere radiale Positionierung, und dort
durch Klebung oder Quetschung befestigt. Soll der Stecker später mit einem optischen Immersionsmittel gefüllt werden, so genügt es. sauber
abgebrochene Faserenden auf Anschlag bis auf die Höhe der Steckerstirnfläche einzuführen. Andernfalls
muß das Faserinde zusammen mit der Stirnfläche überschliffen und poliert werden.
Das so vorbereitete gefaßte Faserende wird dann am zylindrischen Führungsteil zentrisch zur jeweiligen radialen Faserposition auf Passung nachgearbeitet, z. B. derart, daß die Stecker auf dem Koordinatentisch einer Universalfräsmaschine befestigt werden und die Spindel mit dem Werkzeug mit Hilfe eines Zentriermikroskops auf die Fasermitte eingerichtet wird. Werkstattübliche Maschinen dieser Art liefern bereits eine Genauigkeit von ±5μΐτ).
Das so vorbereitete gefaßte Faserende wird dann am zylindrischen Führungsteil zentrisch zur jeweiligen radialen Faserposition auf Passung nachgearbeitet, z. B. derart, daß die Stecker auf dem Koordinatentisch einer Universalfräsmaschine befestigt werden und die Spindel mit dem Werkzeug mit Hilfe eines Zentriermikroskops auf die Fasermitte eingerichtet wird. Werkstattübliche Maschinen dieser Art liefern bereits eine Genauigkeit von ±5μΐτ).
ίο 2. Für ein zentrisches Anbringen der Faserenden wird
der Führungszylinder bereits auf Passung gearbeitet. Unter einem Auflichtmikroskop, dessen Okular
zwei zueinander senkrechte Okularmikrometer enthält, werden Stecker und Faser axial positioniert
und mit Hilfe zweier unabhängiger 3-Koordinaten-Mikromanipulatoren
zueinander zentriert und anschließend durch Klebung oder Quetschung miteinander verbunden. Je nach Objektfeldgröße
und Auflösung des Mikroskops ist die Zentriergenauigkeit bei diesem Verfahren ± 2 μίτι.
Die in beiden Fällen notwendige c ische Zentrierung kann bei größerem Stückzahibedarf automatisiert
werden mit Hilfe der in der Halbleiterfertigung üblichen optoelektronischen Positioniermethoden. Der Aufwand
für die Toleranzen der Paßhülse ist dagegen vergleichsweise klein. So sind Passungen mit einem radialen
Versatz von maximal 4 μΐπ und einer Begrenzung des
Kippwinkels auf ±54 ohne Schwierigkeiten erzielbar Der axiale Kraftschluß der Stirnflächen wird dadurch
Federkraft oder Schraubmuffen gewähriehtet.
Die Vorteile dieser Steckverbindung werden besonders deutlich, wenn es möglich ist, fabrikvorgefertigte
Faserlängen zu verwenden. Die Faserenden brauchen
j; dann bei der Steckermontage nicht mehr präpariert und
optisch kontrolliert zu werden, wenn sie nach der Herstellung beispielsweise mit einer versiegelten
Schutzkappe versehen sind. Verschmutzte Faserenden können durch die robuste Metallfassung gefahrlos
gereinigt werden. Das Problem, daß beim Zusammenfügen
der Steckerbindung Staub aus der Paßhülse auf das Faserende gelangt, tritt bei der erfindungsgemäßen
Steck· .Tbindung nicht auf. Aus der im Verhältnis zur
Gesamtfläche sehr kleinen Lichtdurchtrittsfläche folgt nämlich eine sehr geringe statistische Wahrscheinlichkeit
für das Vorhandensein eines Fremdpartikels im optischen Strahlengang. Diese Gefahr kann weiterhin
durch das Anbringen von Staubrillen völlig vermieden werden.
Die Steckverbindung ist geeignet für F.inmaterialfasern.
wobei für Fasern, deren Querschniti nur wenige
Symmetrieelemente aufweist, die optische Nachjustierung durch einfache Markierung des Steckers auf ein
Minimum reduziert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern, insbesondere für Multimode-Lichtwellenleiter, bestehend aus einer zylindrischen, metallischen Paß-
hülse und aus zwei auf Passung gearbeiteten, zylindrischen, von beiden Seiten in die Paßhülse
eingeführten Steckern, die jeweils eine Bohrung zur zentrischen Aufnahme einer Lichtleitfaser aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß
IO
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19752516858 DE2516858C2 (de) | 1975-04-17 | 1975-04-17 | Lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern |
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DE19752516858 DE2516858C2 (de) | 1975-04-17 | 1975-04-17 | Lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2516858A1 DE2516858A1 (de) | 1976-10-28 |
DE2516858C2 true DE2516858C2 (de) | 1983-01-20 |
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