DE3010395A1

DE3010395A1 - Verbindungselement fuer optische leitungen

Info

Publication number: DE3010395A1
Application number: DE19803010395
Authority: DE
Inventors: Russell Allan Leather
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1980-10-16
Also published as: GB2045454A; FR2453422B1; US4339172A; JPS55134814A; FR2453422A1; GB2045454B

Description

Patentanwälte fcl. Ing. Hans-Jürgen Müller Dr. rer. nat. Thomas Berendt

Dr.-Ing. Hans Leyli LucUe-Grahn-SiroB· 38 D 8 Mönchen 80

Unser Zeichen: A 14 Lh/fi

Ferranti Limited

Hollinwood, Lancashire, England

Verbindungselement für optische Leitungen

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Ferranti Ltd. - A 14 364 -

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für optische Leitungen oder Kabel. Optische Kabel werden in zunehmendem Maße für Kommunikationszwecke verwendet und sie enthalten eine oder mehrere optische Pasern, jede aus einem Kern, durch den Licht geeigneter Wellenlänge übertragen wird und einer, diesen umgebenden Umhüllung aus einem Material mit einem niedrigeren Brechungsindex. Auf diese Weise wird das Licht an der Grenzfläche zwischen dem Kern und dem Mantel reflektiert und läuft längs der Faser mit nur geringer Dämpfung. Die einzelnen Fasern können sehr dünn sein, beispielsweise in der Größenordnung von 125 Mikron insgesamt mit einem Kerndurchmesser von etwa 60 Mikron. Dickere Fasern oder Bündel von Fasern können verwendet werden, diese haben jedoch eine Anzahl von Nachteilen, wie z.B. höhere Kosten und größere Biegeradien.

Wie bei anderen Formen von Leitern, müssen optische Leiter miteinander verbunden werden, und es sind hierzu schon Verbindungsstecker vorgeschlagen worden. Wenn trennbare Verbindungsstücke verwendet werden, wird vorgezogen, die Enden der Fasern um einen kleinen Spalt auseinanderzuhalten und die freien Enden der Fasern zu polieren oder anderweitig vorzubereiten. Der Spalt sollte so klein wie möglich sein, um Verluste zu vermeiden, jedoch ausreichen, um eine Berührung der Enden und eine Beschädigung der bearbeiteten Oberflächen zu verhindern. In einem Verbindungsstecker ist es daher erforderlich, eine genaue axiale Fluchtung und einen konstanten Abstand zwischen den Enden zu gewährleisten und die Winkelabweichungen der Achsen der beiden Enden auf ein Minimum zu reduzieren.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement oder einen Verbindungsstecker für optische Leitungen oder Leiter zu schaffen, der diese Forderungen erfüllt.

Nach der Erfindung ist ein Verbindungselement zum Verbinden von zwei optischen Leitern vorgesehen, derart, daß die optischen Achsen der benachbarten Enden der Leitungen miteinander fluchten, mit einem Körper oder einem Gehäuse mit einer Bohrung mit regelmäßigem Querschnitt, einer Hülse aus einem elastomeren Material in der Bohrung, einem aus Segmenten bestehenden verformbaren Griff in der Hülse, in welchen die Enden der Leitungen eingesetzt werden können, sowie Einrichtungen zum Aufbringen von axialen Druckkräften auf die Hülse, um das Griffelement in radialer Richtung zusammenzudrücken und die Kabel an einer Anzahl von in gleichen Abständen liegenden Punkten um ihren Umfang zu erfassen bzw. zu halten.

Vorzugsweise bestehen die Mittel zum Aufbringen der axialen Druckkräfte auf die Hülse aus zwei Zapfen, die in die Bohrung des Gehäuses einsetzbar sind.

Die vorspringenden Zapfen können einen Teil eines Stopfens oder Bundes bilden, der mit dem Gehäuse zusammenwirkt und an diesem befestigt ist.

Beispielsweise Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in der verschiedene Verbindungselemente für einfasrige optische Kabel dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine einfache Ausführungsform eines Verbindungselementes.

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig.

Fig. 3 zeigt in Vorderansicht ein Halteelement vor seinem Einbau in das Verbindungselement.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig.

Fig. 5 zeigt im Schnitt das Verbindungselement nach Fig. in zusammengebautem Zustand.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig.

Fig. 7 zeigt im Schnitt eine praktische Ausführungsform eines Gehäuses.

Fig. 8 zeigt im Schnitt eine praktische Ausführungsform eines Stopfens oder Zapfens.

Fig. 9 zeigt im Schnitt einen zusammengebauten Verbindungsstecker.

Fig. 10 zeigt im Schnitt eine alternative Ausführungsform eines Stopfens.

Fig. 11 zeigt im Schnitt einen zusammengebauten Verbindungsstecker unter Verwendung des Stopfens nach Fig.

Fig. 12 zeigt ein Merkmal des Steckers nach Fig. 11.

Das Verbindungselement nach den Fig. 1 und 2 umfaßt einen Körper oder ein Gehäuse 10 in Form eines hohlen Zylinders. In der Bohrung des Zylinders ist eine Hülse 11 aus einem elastischen Material eingesetzt bzw. eingepaßt. Ein aus Segmenten bestehendes Halteelement 12 ist in der Hülse 11 angeordnet und an Ort und Stelle durch die Elastizität der

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Hülse gehalten. Mit dem Gehäuse wirken zwei optische Faserkabel 13 zusammen, von denen jedes mit einem Schutzmantel umgeben ist, dessen Ende in Form eines ringförmigen Bundes

15 ausgebildet ist, dessen Bohrung größer ist als der Durchmesser des Halteelementes 12.

Der Aufbau des Halteelementes ist deutlicher in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Das Halteelement wird in flacher Gestalt geformt, wie in Fig. 3 gezeigt und es hat sechs Arme 16, die in gleichen Abständen um und integral mit einem gemeinsamen zentralen Halteteil 17 ausgebildet sind. Jeder der Arme hat einen trapezförmigen Querschnitt, wie ihn Fig. 2 zeigt, und er ist mit dem Halteteil 17 über einen flexiblen Abschnitt 18 verbunden. Jeder Arm ist in seiner Mitte 19 zurückgesetzt bzw. ausgespart und er hat eine Abschrägung an seinem äußeren Ende. Eine zentrale Bohrung 21 wird in der Mitte in der gewünschten Form gebildet, wobei die Arme

16 um 90° in der durch Pfeile in Fig. 4 angezeigten Richtung gefaltet werden, so daß sie in die Hülse 11 eingesetzt werden können, wie die Fig. 1 und 2 zeigen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen das zusammengebaute Verbindungselement. Das Einsetzen der optischen Fasern 13 in das Zentrum des Halteelementes bringt die Bunde 15 in Kontakt mit der elastischen Hülse 11 und das Aufbringen einer axialen Kraft auf diese Hülse durch die beiden Bunde führt dazu, daß die Hülse axial zusammengedrückt wird und sich radial hauptsächlich auf die Mitte zu ausdehnt. Durch diese radiale Ausdehnung der Hülse 11 werden die Arme 16 des Halteelementes um die optischen Fasern 13 zusammengedrückt, so daß jede durch die Arme 12 gehalten wird. Die Kontaktstellen zwischen den Armen 16 und den optischen Fasern 13 liegen in gleichen Abständen um den Umfang der jeweiligen Faser. Die relativen Abmessungen der einzelnen Teile sind so gewählt, daß wenn das

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Verbindungselement zusammengebaut ist, daß dann die Enden der beiden optischen Fasern 13 um den erforderlichen, sehr kleinen Spalt voneinander getrennt sind. Der zurückgesetzte Mittelabschnitt 19 jedes Armes und die Abschrägungen 20 vermeiden eine Beschädigung der Enden der optischen Fasern, wenn diese in das Halteelement 12 eingesetzt werden. Wegen der symmetrischen Form des Halteelementes 12 werden die beiden optischen Fasern 13 in axialer Flucht miteinander gehalten, selbst wenn ihre Durchmesser unterschiedlich sind, vorausgesetzt, daß jeder der Arme des Greifelementes 12 die beiden Fasern gleichzeitig erfassen kann.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sind für eine praktische Ausführungsform des Verbindungselementes weitere Merkmale erforderlich, z.B. Mittel, um die verschiedenen Teile in Kontakt miteinander zu halten. Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform mit diesen Ergänzungen. In Fig. 7 ist das Gehäuse 10 modifiziert --durch die Bildung von mit Gewinde versehenen Abschnitten 22 an seiner äußeren Oberfläche. Ein dünnes Rohr 23 ist zwischen die Innenfläche des Gehäuses 10 und die elastische Hülse 11 eingeschoben füt einen später noch zu beschreibenden Zweck. Zwei diametral gegenüberliegende Löcher 24 sind durch das Gehäuse ausgebildet. Im übrigen ist der Aufbau des Gehäuses sehr ähnlich demjenigen nach Fig. 1. Das Gehäuse nach Fig. 7 kann als Fassung für den Verbindungsstecker betrachtet werden, wobei die beiden Teile, die die optischen Fasern tragen, zusammenwirkende Stecker darstellen. Einer dieser Stecker ist im Detail in Fig. 8 gezeigt. Die optische Faser 13 hat einen Schutzüberzug 25, der innerhalb des Steckers von der Faser abgestreift ist. Die Faser wird innerhalb des Steckers von einem geschlitzten Ring oder einer geschlitzten Büchse 26 und einer Arretiermutter 27 erfaßt und gehalten. Die Mutter 27 ist lauf ein Gewinde 28 des Schutzelementes 14 aufgeschraubt. Wie Fig. 8 zeigt, kann ein

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Rohr 29 in das Zentrum des Schutzelementes 14 eingesetzt sein, um die optische Paser 13 genauer abzustützen. Eine Mutter 30 ist auf den Teil 28 des Schutzelementes 14 aufgeschraubt und sie hat ferner ein Gewinde 31 mit demselben Richtungssinn, jedoch einer etwas unterschiedlichen Steigung, das auf ein Gewinde des Gehäuses 32 geschraubt ist. Das Schutzelement 14 trägt einen Ansatz 33, der in einen Schlitz 34 des Gehäuses 32 greift, um eine relative Drehung des Elementes 14 zum Gehäuse 32 zu verhindern. Das Gehäuse 32 hat ferner eine axial abgestützte Mutter 35, die auf das Gewinde 22 des Gehäuses 10 aufschraubbar ist.

Fig. 9 zeigt das zusammengebaute Verbindungselement mit der Fassung und Teilen von zwei zusammenwirkenden Steckern.

Die Mutter 30, das Schutzelement 14 und das Gehäuse 32 arbeiten in Form einer Differentialschraube zusammen, so daß die Länge der optischen Faser 13, die aus dem Stecker vorsteht, fein eingestellt werden kann. Die Einstellung mit Hilfe eines normalen Gewindes wird nicht ausreichend fein sein. Da jedoch die Steigungen der beiden Gewinde an der Mutter 30 etwas unterschiedlich sind, kann die gewünschte Feineinstellung erreicht werden. Wenn das Gehäuse 32 stationär gehalten und die Mutter 30 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird (Blickrichtung von rechts in Flg. 8), und zwar gedreht relativ zu dem Schutzelement 14, so bewegt sich die Mutter 30 nach links,während sich das Gehäuse 32 nach rechts bewegt. Wenn beispielsweise die Steigung des Gewindes 28 0,5 mm und die des Gewindes 31 0,6 ram beträgt, so entsteht eine Differenzbewegung bei einer vollständigen Umdrehung der Mutter von 0,1 mm. Damit ist eine sehr genaue Feineinstellung möglich.

Ein Problem bei dem Stecker nach Fig. 8 besteht darin, daß das Ende der optischen Faser 13 freiliegt und daher der Gefahr von

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Beschädigungen ausgesetzt ist. Eine Möglichkeit zum Schutz besteht darin, einen Aufsatz, z.B. aus Kunststoff, zu verwenden, der in die Mutter 35 eingesetzt wird, wenn der Stecker herausgezogen wird. Diese Einsätze können aber verlegt oder verloren gehen, weshalb diese Lösung nicht vollständig zufriedenstellend ist. Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Lösungsmöglichkeit. Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. ist das Schutzelement der vorherigen Ausführungsformen in zwei Teile geschlitzt. Der innere Teil trägt ein Gewinde wie zuvor, in welches die Mutter 30 eingreift. Der andere Teil, der das Schutzelement 14 bildet, ist vom inneren Teil durch eine Feder 16 weggedrückt und er haicsolche Abmessungen, daß das Ende der optischen Faser 13 vollständig abgeschirmt ist, wenn der Stecker freiliegt. In dieser Position wird das Schutzelement 14 innerhalb des Gehäuses 26 gehalten, während die Feder 36 um das innere Rohr 29 liegt. Wenn das Verbindungselement zusammengebaut wird, trifft der Bund 15 des Schutzelementes auf die Hülse 11 im Gehäuse und eine weitere Bewegung des Steckers auf das Gehäuse zu drückt einfach die Feder 36 zusammen. Diese Bewegung endigt, wenn das Schutzelement 14 an den inneren Teilen anschlägt,und eine weitere Bewegung des Steckers verursacht eine Zusammendrückung der elastischen Hülse 11 in dem Gehäuse.

Obwohl, wie bereits erläutert, es möglich ist, die Länge der optischen Faser 13, die in das Halteelement 12 eingesetzt wird, mit großer Genauigkeit einzustellen, wird dadurch noch nicht gewährleistet, daß der Spalt zwischen den Enden der beiden Fasern, die in das Gehäuse eingesetzt sind, die richtigen Abmessungen hat oder in der Mitte des Halteelementes angeordnet ist.

Fig. 12 zeigt wie dieser Spalt visuell inspiziert werden kann. Dies braucht nicht jedesmal dann der Fall zu sein, wenn ein

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Verbindungselement zusammengebaut wird, es sollte aber gemacht werden, jedesmal wenn zwei Stecker zusammen mit einem Gehäuse benutzt werden. Sie Fig. 12 zeigt, ist es erforderlich, das Rohr 23, das die elastische Hülse 11 und das Halteelement 12 enthält, aus demGehäuse 10 zu entfernen. Bei Verwendung der Stecker nach Fig. 12, die mit dem federbelasteten Schutzelement 14 ausgestattet sind, ist es erforderlich, daß diese sich nicht in der Mitte der Bohrung im Gehäuse treffen. Dies wird erreicht durch Einsetzen eines Zapfens 37 in eines der Löcher 24 im Gehäuse. Der Spalt zwischen den Fasern 13 kann dann durch das andere Loch 24 beobachtet werden, wozu auch ein schwaches Mikroskop verwendet werden kann, falls erforderlich. Der Zapfen 37 kann transparent sein und dazu benutzt werden, Licht in den Hohlraum einzuleiten, um diese Inspektion zu erleichtern. Die Stirnfläche des Zapfens 37 kann mit Linien versehen sein, um die Ausrichtung zu erleichtern. Alternativ kann ein Fadenkreuz in dem Mikroskop vorgesehen sein.

Bei der Ausführungsform, bei der das Schutzelement 14 nicht federbelastet ist, ist der Zapfen 37 nicht erforderlich. Die Schutzelemente der beiden Stecker nehmen die Positionen ein, wie in Fig. 9 gezeigt, auch wenn die elastische Hülse nicht vorhanden ist, so daß eine Inspektion vorgenommen werden kann.

Verschiedene Merkmale der Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, können modifiziert werden, ohne von den Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Die Form des Halteelementes kann insbesondere hinsichtlich der Anzahl und Form der Arme variiert werden. Es müssen wenigstens drei Arme sein, obwohl es nicht wesentlich ist, daß diese die Faser, wenn sie sie einklemmen, nahezu vollständig umgeben.

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Ähnlich kann der Querschnitt der Arme von dem oben erwähnten trapezförmigen Querschnitt abweichen.

Das Gehäuse kann insbesondere hinsichtlich der Mittel zur Halterung der Stecker in dem Gehäuse variiert werden. Andere Haltemittel als Gewinde sind ebenfalls möglich. Die innere Hülse 23 ist wegen dem Vorhandensein der Inspektionsöffnungen 24 erforderlich. Wenn diese öffnungen nicht vorhanden sind, kann die Hülse weggelassen werden, wie z.B. in der Grundausführung nach Fig. 1.

In allen Fällen können die lichtübertragenden Leitungen oder Kabel ein einfasriges Kabel sein oder aus einem Bündel aus Fasern bestehen.

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Claims

Ferranti Ltd. - A 14 364 ~ Patentansprüche

1.j Verbindungselement zum Verbinden von zwei lichtübertragenden Leitungen, wobei die optischen Achsen der benachbarten Enden der Leitungen miteinander fluchten, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer Bohrung mit regelmäßigem Querschnitt, eine Hülse aus einem elastomeren Material, die in der Bohrung angeordnet ist, ein aus Segmenten bestehendes, verformbares Halteelement, das innerhalb der Hülse liegt und in welches die Enden der Leitungen einsetzbar sind, sowie durch Mittel zum Aufbringen einer axialen Druckkraft auf die Hülse, um das Halteelement radial zusammenzudrücken und die optischen leitungen an einer Anzahl von Punkten zu erfassen und zu halten, die in gleichen Abständen um ihren Umfang angeordnet sind.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Aufbringen von axialt-u Druckkräften auf die Hülse zwei Vorspringende Bunde aufweisen, die in die Bohrung im Gehäuse eingreifen.

3. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die vorspringenden Bunde Teile eines Steckers bilden, der mit dem Gehäuse zusammenwirkt und an diesem befestigt ist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse mit zwei Steckern zusammenwirkt, von denen jeder separat eine der lichtübertragenden Leitungen trägt.

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5. Verbindungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die vorspringenden.Bunde federbelastet sind, um die Enden der Leitungen zu schützen, wenn die Stecker von dem Gehäuse gelöst werden.

6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Stecker Mittel aufweisen, um die Länge der Leitungen, die in das Halteelement eingesetzt sirid, einzustellen, wenn die Stecker an dem Gehäuse angebracht werden.

7. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einstellen eine Differentialschraube aufweisen, die an dem Stecker angebracht ist und durch die die relativen Positionen des Steckers und des Endes der Leitung variierbar sind.

8. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Halteelement wenigstens drei Arme aufweist, die von einem gemeinsamen Stützabschnitt ausgehen, derart, daß sie parallel zueinander liegen, wenn sie in der Hülse angeordnet sind.

9. Verbindungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Halteelement eine Anzahl von Armen aufweist, die ausreicht, um die Leitung, wenn sie in Kontakt mit dieser stehen, im wesentlichen zu umgeben.

10. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Halteelement mit flexiblen Abschnitten versehen ist, durch welche jeder Arm mit dem gemeinsamen mittleren Stützteil verbunden ist.

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