DE3214582A1

DE3214582A1 - Vorrichtung zum ausrichten einer optischen faser nach einer kollimationslinse

Info

Publication number: DE3214582A1
Application number: DE19823214582
Authority: DE
Inventors: David E. 90027 Los Angeles Calif. Welsh
Original assignee: Malco 91030 South Pasadena Calif; Malco
Current assignee: Malco 91030 South Pasadena Calif; Malco
Priority date: 1981-04-20
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1982-12-02
Also published as: NL8201629A; NO821265L; JPS581114A; GB2097149A; SE8202359L; DK173582A; FR2504279A1

Description

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lA-55 914 D-8000 MÜNCHEN 90

Μθΐ CO, SCHWEIGERSTRASSE 2

South Pasadena,

Calif., USA telefon: (089) 66 ίθ₅ΐ

TEtECRAMM: PROTECTPATENT TELEX! 524070

Vorrichtung zum Ausrichten einer optischen Faser nach einer Kollimationslinse

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten einer optischen Faser nach einer Kollimationslinse sowie eine Kontakt- bzw. Anschlußvorrichtung für eine nach einer Kollimationslinse erfindungsgemäß ausgerichtete optische Faser.

Mit der zunehmenden Verwendung optischer Fasern wird es wünschenswert, lösbare Verbinder zum Ausrichten der Enden zweier optischer Fasern bereitzustellen. Es ist z.Zt. bekannt, das Ausrichten der Fasern mit mechanischen Hilfsmitteln vorzunehmen, beispielsweise mit Präzisionsringen, Ausrichtehülsen u. dgl. Wegen des kleinen Durchmessers der optischen Fasern ist bei der Herstellung solcher mechanischer Verbinder eine sehr große Genauigkeit erforderlich. Es ist folglich schwierig, bei dieser Art Verbinder die notwendige Ausrichtungs- bzw. Fluchtungsgenauigkeit zu erzielen und dennoch die Möglichkeit zu haben, die Fasern nach Belieben zu trennen und wiederzuverbinden.

Zur Überwindung der Schwierigkeiten beim Ausrichten der Faser sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. Eine

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Vielleser Maßnahmen besteht darin, das Strahlungsbild einer einzelnen optischen Faser mittels einer Linse zu einem parallelen Strahl zu expandieren. Aufgrund des vergrößerten Durchmessers des Strahls gegenüber dem Durchmesser der Faser und unter der Voraussetzung, daß jede zu verbindende Faser an einer solchen Linse endet, wird die Kritikalität der Ausrichtung über der Anschlußflache des Verbinders in hohem Maße herabgesetzt. Bei einem solchen Linsensystem entsteht jedoch eine andere Schwierigkeit, nämlich die der einwandfreien Ausrichtung der Faser nach der Linse.

Eine aus der US-PS 4 183 618 bekannte Anordnung zum Ausrichten optischer Fasern unter Benutzung eines Paares Kollirnationslinsen hat ein Paar optischer Anschlüsse zum Kuppeln der optischen Fasern. Jeder Anschluß weist einen Verbinder und eine bikonvexe Linse auf, die ein Ende der optischen Faser aufzunehmen vermag. Bei einer solchen Anordnung ist es notwendig, die Enden der optischen Fasern genau in den Brennpunkten der zugehörigen Linsen anzuordnen. Dieses Positionieren der Enden der optischen Fasern geschieht in der Weise, daß in jede Linse ein kurzes Stück einer optischen Faser eingebaut wird, die in ihren Abmessungen und optischen Eigenschaften der anzukuppelnden optischen Faser ähnlich ist. Die Fasern werden dann soweit in den Verbinder eingeführt, daß jede Faser am Ende des in der Linse befestigten kurzen Faserstückes anliegt. Bei einer Vorrichtung dieser Art ist es insbesondere erforderlich, daß die Linsen durch plastisches Formen hergestellt werden', wobei es schwierig sein kann, die Genauigkeit in der Fertigung gleichbleibend zu reprodu- Leren. Auch kann die erforderliche Lagebeziehung zwischen dem kurzen Faserstück und der Linse diesen Verbinder-Typ in der Praxis auf Fasern von sehr großem Durchmesser beschränken.

Es ist bekannt (US-PS 3 904 277), eine Kugellinse in einen mit optischen Fasern ausgebildeten Lichtgriffel ein· ibauen,

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der einen kreisringförmigen Sitz hat, welcher in einer öffnung an einem Ende des Lichtgriffels aufgenommen ist. Ein optisches Faserbündel aus mehreren optischen Fasern ist hinter dem Sitz in einer Öffnung eines Ringes angeordnet, der in einem Gehäuse befestigt ist. An einem gekrümmten Abschnitt des Sitzes ruht eine Kugellinse auf, die von einer äußeren Hülse in Anlage am Sitz gehalten ist. Eine Vorrichtung dieser Art bezieht sich nicht auf die Ausrichtung einer einzelnen optischen Faser nach einer Kugellinse. Ferner dient der Sitz nicht dazu, das Faserbündel nach der Linse auszurichten, sondern vielmehr dazu, das Faserbündel in einem zweckdienlichen axialen Abstand von der Linse zu halten.

Es ist auch bekannt (US-PS 3 950 075), einen LAMBERT-Strahler, z.B. eine Leuchtdiode, mit einem Faserbündel mittels einer Anordnung zu kuppeln, die eine Kugellinse in bezug auf das Faserbündel und die Leuchtdiode positioniert. Am Ende des Faserbündels ist eine Zwinge angebracht, die mit Preßsitz in einer Ausrichtehülse aus Kunststoff paßt, welche eine Kugellinse enthält. Bei einer Vorrichtung dieser Art ist es jedoch für die einwandfreie Ausrichtung des Faserbündels nach der Linse erforderlich, daß von den Faktoren Faserbündeldurchmesser, Zwingeninnendurchmesser, Konzentrizität zwischen Innen- und Außendurchmesser der Zwinge und Konzentrizität der Löcher in der Ausrichtehülse jeder berücksichtigt wird. Es ist weiterhin zu bedenken, daß eine Vorrichtung dieses Typs nicht ohne weiteres zum Ausrichten einer einzelnen optischen Faser nach einer Xugellinse geeignet ist.

Optische Fasern oder optische Faserbündel sind aus den US-PSen 3 166 623, 3 492 058 und 3 656 832 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausrichten einer einzelnen optischen Faser nach einer Kollimationslinse zu schaffen, die relativ

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einfach und wirtschaftlich durchführbar bzw. herstellbar sind, die Verwendung einer einwandfrei ausgerichteten sphärischen Kollimationslinse als Abschluß einer optischen Faser und ein zuverlässigeres Ausrichten optischer Fasern unter Beachtung einer kleinstmöglichen Anzahl von Toleranzen ermöglichen.

Die Anschlußvorrichtung soll keine temperaturempfindlichen Werkstoffe enthalten ^sn höchstmöglichem Maße alterungsbeständig, gegen Verschmutzung der Stirnfläche der optischen Faser geschützt und von verhältnismäßig unempfindlichem mechanischem Aufbau sein. Sie soll ferner in ihren Abmessungen kleiner als bekannte Vorrichtungen und so klein sein, daß sie in dem für einen Anschluß in einem elektrischen Verbinder vorgesehenen Raum Platz hat. Dadurch sollen das Verfahren und die Vorrichtung zur.i Ausrichten einer optischen Faser in üblichen Verbindern anwendbar bzw. verwendbar sein, ohne daß an diesen Verbindern wesentliche konstruktive Änderungen vorgenommen werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung schafft eine Ausrichtehülse, die an einer ersten Seite eine kegelige Vertiefung zur Aufnahme einer sphärischen Kollimationslinse aufweist und von einem zur Vertiefung konzentrischen Durchlaß bis zu ihrer zweiten Seite durchsetzt wird. Der Durchlaß ist von solchen Abmessungen, daß er eine einzelne optische Faser sicher hält.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Vertiefung die Form eines geraden Kreiskegels und der Durchlaß erstreckt sich ausgehend von der Kegelspitz- rier Vertiefung. Vorzugsweise werden die Vertiefung und der Durchlaß in einem einzigen Arbeitsvorgang gleichzeitig poliert, im die Konzentrizitat sicherzustellen.

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Durch die Erfindung wird die Zahl der nötigen Toleranzen auf ein Minimum von drei reduziert. Insbesondere müssen als einzige Toleranzen der Faserdurchmesser, der Durchmesser des Durchlasses in der AusrichtehUlse und die Konzentrizität zwischen dem Durchlaß und der Vertiefung berücksichtigt werden. Weil die Vertiefung und der Durchlaß in einem einzigen Arbeitsvorgang mittels eines einzigen Werkzeuges fertigbearbeitet werden können, ist die Konzentrizität zwischen der Vertiefung und dem Durchlaß gewährleistet. Die beiden anderen Toleranzen können während der Fertigung in bekannter Weise sorgfältig eingehalten werden.

Zur Vorrichtung gehört ein erstes Gehäuse zum Umschließen und Festhalten der Ausrichtehülse und der Kugellinse. Vorzugsweise sind die Kugellinse und die Ausrichtehülse in das erste Gehäuse von einem ersten Ende her einsetzbar und können sich nicht aus einem zweiten Ende des Gehäuses heraus nach außen bewegen. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Kugellinse von einer zwischen ihr und einem Flansch des ersten Gehäuses angeordneten ringförmigen Dichtung elastisch zur Anlage in der Vertiefung der Ausrichtehülse vorgespannt.

Eine erfindungsgemäße Anschlußvorrichtung hat ein zweites Gehäuse zum Umschließen eines faseroptischen Kabels, bei dem eine optische Faser nacheinander von wenigstens einer Pufferhülle und einer Verstärkungseinlage umhüllt ist. Das zweite Gehäuse hat eine kreisringförmige Klemmvorrichtung, welche die optische Faser in einer zumindest annähernd zentralen Position im Gehäuse sicher zu halten vermag. Die Klemmanordnung weist bei der bevorzugten Ausführungsform eine zumindest annähernd kreisringförmige Klemmvorrichtung auf, die am zweiten Gehäuse befestigt ist und eine zentrale Bohrung hat, die etwas größer als der Durchmesser der optischen Faser ist. Mit einem Abschnitt ihrer Außenfläche preßt die Klemmvorrichtung die Verstärkungseinlage des faseroptischen Kabels fest an einen

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Innenwandabschnitt des zweiten Gehäuses an. Die Klemmvorrichtung hat im Innern ein Spannstück, das sich durch elastische Verformung fest an die optische Faser anzulegen vennag, um sie dadurch im zweiten Gehäuse radial sicher zu halten.

Bei der bevorzugten AusfUhrungsform ist das erste Gehäuse

am zweiten Gehäuse so befestigbar, daß die optische Faser F

den Durchlaß in der Ausrichtehülse durchdringt und dadurch L

nach der Kollimationsl * "se ausgerichtet wird. {':

Bevorzugte AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden im fol- f.

genden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es h?

zeigt: · I

Fig. l einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Aus- &

richten einer optischen Faser nach einer Kollimations- ψ

linse, |

Fig. 2 eine Schrägansicht einer bevorzugten Ausführungsform f

der in Fig. 1 dargestellten Ausrichtehülse, k

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erste AusfUhrungsform f

einer Anschlußvorrichtung gemäß der Erfindung und «

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite, bevorzugte \

Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung gemäß der |

Erfindung. i

Das Zusammenschließen von zwei einzelnen optischen Fasern zu \. einer einzigen Leitung bietet wegen des extrem kleinen Durch- \ messers von im allgemeinen etwa 0,1 mm einer optischen Faser \ beträchtliche Schwierigkeiten. Eine so kleine Abmessung macht ' das Ausrichten von zwei Fasern an einer gemeinsamen Axi 1- '

linie extrem schwierig. Weil die Fasern exakt axial ausge- _:

richtet sein müssen, damit durch die Verbindung eine Leitung zustande kommt, ist es wesentlich, daß eine verhältnismäßig einfache und wirtschaftlich herstellbare Vorrichtung zur Durchführung der gewünschten Ausrichtung zur Verfugung gestellt wird.

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Wenn zum Expandieren des Strahlungsbildes der Faser zu einem parallelen Strahl eine Linse verwendet wird, wird die Ausrichtung über der Anschlußfläche des Verbinders beträchtlich vereinfacht, unter der Annahme, daß jede zu verbindende Faser in einer solchen Kollimationslinse endet, weil die Breiten der parallel gemachten Strahlen mit bekannten mechanischen Vorrichtungen einfacher ausgerichtet werden. Jedoch wird die Schwierigkeit in die einwandfreie Ausrichtung der kleinen optischen Faser nach dem Zentrum der Linse verlagert.

Zusätzlich zu den Problemen, die beim Ausrichten der Faser nach der Linse auftreten, kann die Linse selbst Schwierigkeiten bieten. Eine Kollimationslinse für eine optische Faser kann von einem Durchmesser von etwa nur 2 bis 3 mm sein. Folglich treten fertigungstechnische Probleme auf, wenn versucht wird, für die Ausrichtung mit einer optischen Faser eine komplexe Linse von so kleinen Abmessungen zu konstruieren. Erfindungsgemäß wird aus verschiedenen Gründen eine sphärische bzw. Kugellinse benutzt.

Eine Kugellinse mit den passenden Abmessungen ist ohne weiteres im Handel relativ preisgünstig erhältlich. Weil ferner die Kugellinse hergestellt werden kann, ohne daß ein Formvorgang durchgeführt wird, läßt sich die Linse bequemer aus einem gegen Umwelteinflüsse beständigen Werkstoff anfertigen. Mit anderen Worten, eine Kugellinse kann aus einem Material sein, das gegen Veränderungen der Lufttemperatur und -feuchtigkeit relativ unempfindlich ist, und auch aus einem Material, das relativ schlagfest ist. Diese Eigenschaften sind von Bedeutung für die Verwendung bei Anschlußvorrichtungen für optische Fasern, die unter weniger als idealen Umweltbedingungen eingesetzt werden. Weil es ferner wünschenswert ist, eine Anschlußvorrichtung für optische Fasern zusammen mit elektrischen Kontaktstücken in üblichen Verbindern zu benutzen, gewinnen diese Umweltbedingungen zusätzliche Bedeutung.

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Ein weiterer Vorteil einer Kugellinse besteht darin, daß bei . ■ ihr die Herstellungsgenau.igkeit diejenige, die durch Formen [ einer Linse verschiedener Gestalt, z.B. einer bikonvexen Linse o.dgl., erzielbar ist, bei weitem übersteigt. Ferner läßt sich wegen der symmetrischen Geometrie einer Kugellinse eine Vorrichtung zum Ausrichten der Linse sehr viel einfacher gestalten. Außerdem können bei Verwendung einer Kugellinse die Linsenabmessungen so verkleinert werden, daß die Linse ohne weiteres in bestehenden elektrischen Verbindern verwendbar ist.

Als einziges, relativ einfaches Hilfsmittel, das alle funktionsmäßigen Forderungen hinsichtlich der Ausrichtung zwischen einer Kugellinse 21 und einer optischen Faser 23 erfüllt, ist gemäß Fig. 1 eine Ausrichtehülse 25 vorgesehen. Diese weist in einer ersten Seitenfläche 29 eine Schräge bzw. kegelige Vertiefung 27 auf, die eine Sitzfläche für die Kugellinse 21 bildet.

Konzentrisch zur Vertiefung 27 ist ein Durchlaß 31 ausgebildet, welcher die optische Faser 23 sicher zu halten vermag. Der Durchlaß 31 ist von solchem Durchmesser, daß diese Haltefunktion zuverlässig erfüllt wird. Der Durchlaß 31 erstreckt sich konzentrisch zur Vertiefung 27, ausgehend von deren tiefster Stelle, und durchsetzt die Ausrichtehülse 25 bis zu einer zweiten Seitenfläche 33 derselben. In der zweiten Seitenfläche 33 der Ausrichtehülse 25 kann eine Schräge bzw. kegelige Vertiefung 35 ausgebildet sein, um das Einführen der optischen Faser 23 in den Durchlaß 31 zu vereinfacJ an.

Bei der dargestellten Anordnung zum Ausrichten der optischen Faser 23 nach der Kugellinse 21 sind erfindungsgemäß nur drei Toleranzen nötig. Die drei Elemente, deren Toleranzen berücksichtigt werden müssen, sind vorzugsweise der Faserdurchmesser, der Durchmesser des Durchlasses 31 in der Ai'srichte-

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huise 25 und die Konzentrizität zwischen dem Durchlaß 31 und der Vertiefung 27. Der Faserdurchmesser ist relativ konstant, wogegen der Durchmesser des Durchlasses 31 mittels bekannter Prazisionsbearbeitungs-Operationen bei Anwendung der nötigen Sorgfalt genau bearbeitbar ist. Weil sich die Vertiefung 27 und der Durchlaß 31 der Ausrichtehülse 25 mittels eines einzigen Werkzeuges fertigpolieren lassen, ergibt sich die notwendige Konzentrizität auf natürliche Weise während der Herstellung der AusrichtehU3.se 25.

Weil die Kugellinse 21 völlig symmetrisch und mit großer Genauigkeit herstellbar ist, ist ihr guter Sitz in der Vertiefung 27 einfach zu erreichen. Mit anderen Worten, die Kujellinse 21 sitzt sicher in der Vertiefung 27 und neigt niDht zu Schwenk- oder Hin- und Herbewegungen. Selbst wenn sich die Kugellinse 21 dreht, bleibt ihr Zentrum in einer Linie mit dem konzentrischen Durchlaß 31. Folglich wird durch die Ausrichtehülse 25 die axiale Ausrichtung der optischen Faser 23 nach der Kugellinse 21 gewährleistet.

Gemäß Fig. 2 hat die Vertiefung 27 bei der bevorzugten Ausführungsform die Gestalt eines geraden Kreiskegels. Bei dieser Ausführungsform geht der Durchlaß 31 von der Kegelspitze der Vertiefung 27 aus. Der gerade Kreiskegel ist besonders einfach in die erste Seitenfläche 29 der Ausrichtehülse 25 einarbeitbar und gewährleistet aufgrund der einfachen Geometrie der Vertiefung 27 die Konzentrizität zwischen dem Durchlaß 31 und der Vertiefung 27. Das Polieren der Fläche der Vertiefung 27 und des Durchlasses 31 läßt sich mit einem einzigen Werkzeug durchführen, wodurch die Konzentrizität zwischen dem Durchlaß 31 und der Vertiefung 27 noch sicherer erzielt wird.

Gemäß Fig. 1 ist der in der Ebene der Seitenfläche 29 der Ausrichtehülse 25 liegende größte Durchmesser der Vertiefung 27

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kleiner als der Durchmesser der Kugellinse 21. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Kugellinse 21 in der Vertiefung 27 einwandfrei sitzt und vom Grund der Vertiefung 27 bzw. der Kegelspitze, an dem bzw. der der Durchlaß 31 angeordnet ist, Abstand hält. Durch diese Ausbildung iäßt sich der Abstand Faser-Linse bequemer einhalten.

Der Abstand Faser-Linse ist nicht so kritisch wie die axiale Ausrichtung der optischen Faser 23 nach der Kugel linse 21. Erfindungsgemäß läßt sich die Faser 23 jedoch mit großer Genauigkeit so ablängen, daß sie in einem vorbestimmten Abstand von der Fläche endet, an welcher im zusammengebauten Zustand der Anschlußvorrichtung die zweite Seitenfläche 33 der Ausrichtehülse 25 anliegt. Dieser Abstand ist um einen vorbestimmten Betrag.kleiner als der Abstand zwischen der zweiten Seitenfläche 33 der Ausrichtehülse 25 und dem Umfang der Kugellinse 21, wenn diese in die Vertiefung 27 hineingepreßt ist. Nach dem Abschneiden der optischen Faser 23 auf die gewünschte Länge werden die Ausrichtehülse 25 und die Kugellinse 21 auf die Faser 23 aufgeschoben, wodurch der Abstand zwischen dem Ende der optischen Faser 23 und der Kugellinse 21 eingestellt wird. Der gewünschte Abstand bleibt erhalten, weil die Kugellinse 21 durch die Fläche der Vertiefung 27 daran gehindert -wird, sich weiter zur optischen Faser 23 hin zu bewegen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform bestehen sowohl die Ausrichtehülse 25 als auch die Kugell.inse 21 aus Saphir. Der Saphir ist ein besonders vorteilhaftes Material, weil s gegen Umweltveränderungen nahezu völlig unempfindlich ist, im Gebrauch relativ haltbar ist und sich verhältnismäßig einfach zu einer Kugellinse formen und in die für die Verwendung als Ausrichtehülse 25 richtige Gestalt durch maschinelles Bearbeiten bringen läßt. Eine andere' Möglichkeit besteht darin, die Ausrichtehülse 2b aus einem zweckdienlichen Metall oder

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keramischen Werkstoff herzustellen. Auch kann die Kugellinse 21 aus Glas sein, das sich ebenfalls relativ bequem in die gewünschte Kugelgestalt bringen'läßt. Außerdem kann die Kugellinse 21 zur Milderung von Reflexionen optisch beschichtet sein.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Kontakt- bzw, Anschlußvorrichtung für eine optische Faser. Diese Anschlußvorrichtung ist vorzugsweise in bestehende Verbinderkonstruktionen einbaubar, um die Notwendigkeit einer Neukonstruktion von Verbindern so gering wie möglich zu halten und, bei Bedarf, das Kuppeln optischer Faserleitungen mit elektrischen Leitungen zu vereinfachen. Auch können getrennte optische und elektrische Anschlüsse in einem gemeinsamen Gehäuse als Teil einer einzigen Leitungsführung angeordnet werden.

In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung 41 dargestellt, welche die Ausrichtehülse 25 und die Kugellinse 21 gemäß der Erfindung verwendet. Es versteht sich jedoch, daß die Anschlußvorrichtung 41 nach Bedarf zusammen mit beliebigen anderen zweckdienlichen mechanischen Ausrichtevorrichtungen verwendbar ist.

Die optische Faser 23 ist normalerweise in einem faseroptischen Kabel 43 eingeschlossen. Das Kabel 43 hat einen Außenmantel 45, der konzentrisch zu einer Verstärkungsschicht bzw. Verstärkungseinlage 47 aus Kevlar*angeordnet ist. Die Verstärkungseinlage 47 umgibt eine elastische Pufferhülle 49, in der die optische Faser 23 angeordnet ist. Das Kabel 43 kann bei Bedarf zusätzliche Umhüllungen aufweisen. Jedoch ist die dargestellte Ausführungsform üblich für die heutigen faseroptischen Kabel, weil damit das Handhaben der relativ empfindlichen und dünnen optischen Faser erleichtert wird und die Faser besser geschützt ist.

* Warenzeichen der DuPont;

ein Poly-p-phenylenterephthalamid.

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Die Anschlußvorrichtung 41 hat ein erstes Gehäuse 51, welches das in ihm angeordnete faseroptische Kabel 43 umschließt und festhält. Der Außenmantel 45 des Kabels 43 wird so weit entfernt, daß die Verstärkungseinlage 47, die Pufferhülle 49 und die optische Faser 23 freiliegen. Das Gehäuse 51 wird auf die Außenseite des Kabels 43 aufgeschraubt, wobei in der Oberfläche des Außenmantels 45 gewindeähnliche Verformungen entstehen. Das Gehäuse 51 wird auf das Kabel 43 so weit aufgeschraubt, daß die Verstärkungseinlage 47 in einem Klemmbereich 55 des Gehäuses 51 angeordnet ist.

An dieser Stelle kann es notwendig sein, zwischen die Verstärkungseinlage 47 und die Pufferhülle 49 eine nicht dargestellte kleine konische Büchse einzuführen, um die Fäden bzw. Litzen aus Kevlar in der Verstärkungseinlage 47 zu einer Innenwand 57 des Klemmbereiches 55 hin aufzufächern. Nach dem Aufweiten der Verstärkungseinlage 47 wird in das Gehäuse 51 eine ungefähr kreisringförmige Klemmvorrichtung 59 so eingeführt, daß ein Spreizstück 69 die Pufferhülle 49 umschließt und zwischen dieser und der Verstärkungseinlage 47 angeordnet ist. Das Spreizstück 69 hat eine zentrale Bohrung, die etwas größer ist als der Durchmesser der Pufferhülle 49. Die Klemmvorrichtung 59 läßt sich im Gehäuse 51 durch Einschrauben eines Gewindes 61 an einem Außenflächenabschnitt eines Halters 63 in ein Gewinde 65 an einem Innenflächenabschnitt des Gehäuses 51 befestigen. Der Halter 63 kann auch mit einer hexagonal en Öffnung 67 versehen sein, um ein schraubiges Bewegen der Klemmvorrichtung 59 im Gehäuse 51 zu vereinfachen.

Das Spreizstück 69 hat ein sich verjüngendes vorderes Endstück 71, welches das Einführen des Spreizstückes 69 zwischen ei ie Verstärkungseinlage 47 und die Pufferhülle 49 vereinfacht. Das Spreizstück 69 umschließt mit einem Abschnitt einen Abschnitt 73 des Halters 63 so, daß eine begrenzte axiale Bewegung des Spreizstückes 69 in bezug auf den Halter 63

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möglich ist. Diese axiale Bewegung des Spreizstückes 69 wird durch das Anstoßen eines geteilten Ringes 77 aus Metall an einen kreisringförrnigen Anschlagflansch 75 begrenzt, der an einem Ende des Halters 63 angeordnet ist. Der Ring 77 ist in einer Nut 79 aufgenommen, die in'einen Innenflächenabschnitt des Spreizteils 69 eingearbeitet ist.

Im Spreizteil 69 sind zwischen seinem vorderen Endstück 71 und dem Anschlagflansch 75 zwei geteilte kegelige Hülsen 81 angeordnet, die sich ,an die Pufferhülle 49 anzulegen vermögen. Vorzugsweise sind die Hülsen 81 durch eine kegelige Zwischenscheibe 83 voneinander getrennt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Hülsen 81 aus Polytetrafluorethylen. Nach dem Befestigen des Kabels 43 im Gehäuse 51 und, wenn nötig, teilweisen Aufweiten der Verstärkungseinlage 47 wird die Klemmvorrichtung 59 im Gewinde 65 in das Gehäuse 51 eingeschraubt. Beim Einschrauben des Halters 63 in das Gewinde 65 bewegt sich die gesamte Klemmvorrichtung 59 axial im Gehäuse 51 zum Kabel 43 hin. Aufgrund der Anordnung des Spreizstückes 69 um den Halter 63 sind zwischen diesen beiden Bauteilen axiale und rotatorische Relativbewegungen möglich. Auf diese Weise werden Drehspannungen und axiale Belastungen zwischen dem Spreizstück 69 und der Verstärkungseinlage 47 sowie zwischen den Hülsen 81 und der Pufferhülle 49 vermindert.

Wenn sich die Klemmvorrichtung 5.9 im Gehäuse 51 axial weiterbewegt, preßt das Spreizstück 69 die Verstärkungseinlage 47 an die Innenwand 57 des Klemmbereiches 55 im Gehäuse 51 an. Gleichzeitig wird eine Kornpressionskraft auf die kegeligen Hülsen 81 ausgeübt, welche die PufferhUlle 49 und die optische Faser 23 gegen radiale und axiale Bewegungen im Gehäuse 51 sicher festhalten·. Aus weiter unten näher erläuterten Gründen ist die optische Faser 23 so angeordnet, daß sie ein beträchtliches Stück nach außen über eine Vorderseite 85 der Klemmvorrichtung 59 hinausragt.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zum Umschließen der Kugellinse 21 und der Ausrichtehülse 25 ein zweites Gehäuse 87 vorgesehen. Wie weiter oben schon erwähnt, können die Ausrichtehülse und die Kugellinse gemäß der Erfindung bei Bedarf durch jede andere zweckdienliche Ausrichteanordnung ersetzt werden. Auch kann die Anschlußvorrichtung 41 bei Bedarf ohne eine Kollimationslinse zum direkten Verbinden von optischen Fasern benutzt werden. Das zweite Gehäuse 87 weist in einem Außenfläch*"" abschnitt ein Gewinde 89 auf, das in ein Gewinde 91 in einem Innenflächenabschnitt des ersten Gehäuses 51 einschraubbar ist. Das zweite Gehäuse 87 hat eine Innenbohrung 93 von einem Durchmesser, der gerade etwas größer ist als die zumindest annähernd einander gleichen Durchmesser der Ausrichtehülse 25 und der Kugellinse 21, damit eine satte Anlage an der Ausrichtehülse 25 und an der Kugellinse 21 zustande kommt.

An dem dem Gewinde 89 abgewandten Ende weist das zweite Gehäuse 87 einen nach innen gerichteten Flansch 95 auf, der eine Bewegung des Kugellinse 21 aus dem Gehäuse 87 nach außen verhindert. Der Flansch 95 ist beim gezeigten Beispiel mit dem Gehäuse 87 einstückig verbunden, kann aber auch ein getrenntes Bauteil sein. Der Flansch 95 verhindert auch eine Bewegung der AusrichtehUlse 25. Zwischen einer Innenfläche des Flansches 95 und der Kugellinse 21 ist eine beim gezeigten Beispiel ringförmige Dichtung 97 angeordnet, die verhindert, daß an der Kugellinse 21 vorbei Fremdkörper eindringen und entweder die freiliegende Stirnfläche der optisch^η Faser 23 oder die Berührungsfläche zwischen der Vertief mg 27 und der Kugellinse 21 verunreinigen. Eine solche Verunreinigung könnte das aus der Stirnfläche der optischen Faser 23 ausgesandte Signal stören oder die Kugellinse 21 von der Vertiefung 27 abheben. Ferner ist die Dichtung ^ so ausgelegt, daß sie die Kugellinse 21 in satte Anlage in der Vertiefung 27 der Ausrichtehülse 25 vorspannt.

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Vor dem Einführen des zweiten Gehäuses 87 in das erste Gehäuse 51 wird die optische Faser 23 so abgeschnitten, daß sie mit einer vorbestimmten Länge axial über die Vorderseite 85 der Klemmvorrichtung 59 hinausragt. Diese Länge ist bestimmt durch den Abstand zwischen der zweiten Seitenfläche der Ausrichtehülse 25 und der Stelle in der Vertiefung 27, an der die optische Faser 23 enden soll. Diese Stelle liegt in einem vorbestimmten Abstand vom Umfang der Kugellinse 21, wenn diese in die Vertiefung 27 hineingepreßt ist. Das Ablängen der Faser 23 kann mit ausreichender Genauigkeit so vorgenommen werden, daß der axiale Abstand zwischen dem Ende der Faser 23 und der Kugellinse 21 auf dem gewünschten Wert gehalten wird.

Nachdem die optische Faser 23 auf die gewünschte Länge geschnitten worden ist, wird das zweite Gehäuse 87 in das erste Gehäuse 51 eingeschraubt, bis die Seitenfläche 33 der Ausrichtehülse 25 an die Vorderseite 85 der Klemmvorrichtung 59 anstößt. Beim axialen Bewegen des zweiten Gehäuses 87 im ersten Gehäuse 51 dringt die optische Faser 23 in die als Führung dienende Vertiefung 35 und in den Durchlaß 31 in der Ausrichtehülse 25 ein und wird dadurch exakt nach der Kugellinse 21 ausgerichtet. Im zusammengebauten Zustand verhindert die Dichtung 97 nicht nur das Eindringen von Fremdkörpern in die Anschlußvorrichtung 41, sondern stellt auch sicher, daß die Kugellinse 21 in der Vertiefung 27 der Ausrichtehülse 25 zuverlässig anliegt und sitzt.

Verschiedene faseroptische Kabel weisen jeweils andere Konfigurationen auf. Häufig ist die optische Faser 23 in der Pufferhülle 49 nicht zuverlässig gefaßt, mit anderen Worten, sir; kann darin kleine radiale Bewegungen ausführen. Folglich kann es sein, daß die in Fig. 3 dargestellte Anschlußvorrichtung 41 für ein solches faseroptisches Kabel nicht geeignet ist.

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Zur Aufnahme verschiedener faseroptischer Kabel hat eine in Fig. 4 dargertellte zweite bevorzugte Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung 41■ ein erstes Gehäuse 51', welches das in ihm angeordnete faseroptische Kabel 43 umschließt und festhält. Um das Zusammenbauen zu vereinfachen, ist das erste Gehäuse 51' in zwei Gehäuseteile 54 und 56 geteilt. Jedoch kann das erste Gehäuse 51' wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 einteilig sein. Der Außenmantel 45 des faseroptischen Kabels 43 wird so wei^f er.tfernt, daß die Verstärkungseinlage 47 aus Kevlar und die Pufferhülle 49 freiliegen. Sodann wird die Pufferhülle 49 innerhalb der Verstärkungseinlage 47 entfernt, um die optische Faser 23 freizulegen. Das erste Gehäuseteil 54 des Gehäuses 51· wird auf die Außenseite des Kabels 43 aufgeschraubt, wobei in der Oberfläche des Außenmantels 45 gewindeähnliche Verformungen entstehen. Das Gehäuseteil 54 wird so weit auf das Kabel 43 aufgeschraubt, daß die Fäden oder Litzen der Verstärkungseinlage 47 in einem Klemmbereich 55" des ersten Gehäuseteils 54 angeordnet sind.

An dieser Stelle wird zwischen die Verstärkungseinlage 47 und die elastische Pufferhülle 49 ein Aufweitekegel 101 eingeführt, um die Fäden bzw. Litzen aus Kevlar in der Verstärkungseinlage 47 zu einer Innenwand 57* des Klemmbereiches 55¹ hin aufzufächern und die Pufferhülle 49 gegenüber der Verstärkungseinlage 47 zu fixieren. Nach dem Einführen des Aufweitekegels 101 wird das zweite Gehäuseteil 56 des ersten Gehäuses 51' am ersten Gehäuseteil 54 z.B. durch Verschrauben befestigt. In das erste Gehäuse 51' wird eine ungefähr kreisringförmige Klemmvorrichtung 59' so eingeführt, daß ei ^ Spreizstück 69' die optische Faser 23 umschließt und zwischen dieser und der Verstärkungseinlage 47 angeordnet ist. Das Spreizstück 69' hat eine zentrale Bohrung, die etwas größer ist als der Durchmesser der optischen Faser 23. Die Klemmvorrichtung 59' läßt sich im Gehäuse 51' durch Einschrauben eines Gewindes 61' an einem Außenflächenabschnitt eines Haltern 63' in

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>;in Gvwinde 65' an einem Innenflächenabschnitt des Gehäuses υΐ' befestigen. Der Halter 63' kann auch mit einer hexagonalen Öffnung 67' versehen sein, um ein schraubiges Bewegen der Klemmvorrichtung 59' im zweiten Gehäuseteil 56 des ersten Gehäuses 51' zu vereinfachen.

Das Spreizstuck 69' hat ein zumindest annähernd flaches vorderes Endstück 103, das sich an ein Ende des Aufweitekegels 101 anzulegen vermag. Das Spreizstuck 69' umschließt mit einem Abschnitt einen Abschnitt 73' des Halters 63' so, daß eine begrenzte axiale Bewegung des Spreizstückes 69' in bezug auf den Halter 63' möglich ist. Diese axiale Bewegung des Spreizstückes 69' wird durch das Anstoßen eines am Spreizstück 69' auHgebi1deten Flansches 105 an einen kreisringförmigen Anschlagflarisch 75' begrenzt, der an einem Ende des Halters 63' angeordnet ist. Das Spreizstück 69' wird von Tellerfedern 107 in satte Anlage an der Verstärkungseinlage 47 vorgespannt.

In zentralen Bohrungen des Spreizstückes 69' und des Halters 63' ist ein Spannstück 109 angeordnet, welches die optische Faser 23 klemmend erfaßt. Das Spannstück 109 wird an einer axialen Bewegung zum vorderen Endstück 103 des Spreizstückes 69' durch einen radialen Flansch 110 am Spreizstück 69' gehindert. Das Spannstück 109 hat eine zentrale Bohrung 111, die etwas größer ist als der Außendurchmesser der optischen Faser 23. Innerhalb der zentralen Bohrung des Halters 63' verjüngt sich ein Außenflächenabschnitt des Spannstückes 109 so, daß die Querschnittsfläche des Spannstückes 109 in der dem Kabel 43 entgegengesetzten Richtung abnimmt. Bei fedarf kann auch die zentrale Bohrung im Halter 63' konisch zusammenlaufen.

Flach Φ-rri Befestigen des faseroptischen Kabels 43 im ersten G'.-ha'u-.e 51', AufVeiten der Verstärkungseinlage 47 mittels

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■::e~ Aufweitekegels 3 01 und Befestigen des zweiten Gehäuseteil.T 56 am ersten Gehäuseteil 54 des Gehäuses 51' wird die K] >5rr:rT.vorrichtung 59' im Gewinde 65' in das erste Gehäuse 51' eingeschraubt. Beim Einschrauben des Halters 63' in das Gewinde 65' bewegt sich die gesamte Klemmvorrichtung 59' axial irr; Gehäuse 51' zum Kabel 43 hin. Aufgrund der Anordnung des Spreizstückes 69' um den Halter 63' sind zwischen diesen beiden Bauteilen axiale und rotatorische Relativbewegungen möglich. Auf diese We i?·=? werden Drehspannungen und axiale Belastungen zwischen dem Spreizstück 69' und der Verstärkungseinlage 47 sowie zwischen dem Spannstück 109 und der optischen Faser 23 vermindert.

Wenn sich die Klemmvorrichtung 59* im Gehäuse 51' axial weiterbewegt, stößt das vordere Endstück 103 des Spreizstückes 69' an den Aufweitekegel 101 an, wenn das Spreizstück 69' die Verstärkungseinlage 47 noch mehr an die Innenwand 57' des Klemmbereiches 55' im ersten Gehäuse 51' anpreßt. Nach dem Anstoßen an den Aufweitekegel 101 ruft eine weitere axiale Bewegung des Halters 63' eine axiale Relativverstellung zwischen dem Halter 63' und dem Spreizstück 69' hervor. Weil das Spannstück 109 im Spreizstück 69' festgehalten ist, tritt eine axiale Relativverstellung auch zwischen dem Halter 63' und dem Spannstück 109 ein. Aufgrund des konischen Außenflächenabschnitts 113 des Spannstückes 109 bewirkt die axiale Verstellung, daß das Spannstück 109 in der Bohrung des Halters 63' zusammengedrückt wird und die optische Faser 23 durch satte Anlage gegen axiale und radiale Bewegung.im ersten Gehäuse 51' elastisch festhält. Aus weiter oben erläuter .en Gründen ist die optische Faser 23 so angeordnet, daß sie ein beträchtliches Stück nach außen über eine Vorderseite 85' der Klemmvorrichtung 59" hinausragt.

An dieser Stelle läßt sich ein zweites Gehäuse 87', das vor- , zugrv.-eise die Ausrichtehülse 25 und die Kugellinse 21 enthält,

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in ähnlicher Weise wie bei der zuvor beschriebenen Anschlußvorrichtung 41 gemäß Fig. 3 am zweiten Gehäuseteil 56 des ersten Gehäuses 51' befestigen.

Die zusammengebaute Anschlußvorrichtung 41' wird dann vorzugsweise in einen Isolatorinnenraum 117 eines zum Teil dargestellten. Verbinders 119 eingeführt. Um die Anschlußvorrichtung 41' zum vorderen Ende des Verbinders 119 hin vorzuspannen, können Tellerfedern 121 vorgesehen sein.

Mit dem Befestigen des zweiten Gehäuses 87' im ersten Gehäuse 51' ist die Anschlußvorrichtung 41' vollständig zusammengebaut. Die fertige Anschlußvorrichtung 41' enthält keine gegen Umwelteinflüsse empfindliche Bauteile. Die optische Faser 23 wird fluchtend mit der Kugellinse 21 und innerhalb des Gehäuses 51' gehalten, ohne daß irgendeine wärmeempfindliche Dichtung, wie z.B. Epoxidharz, verwendet wird. Ferner ist die Anschlußvorrichtung 41' von relativ kräftigem Aufbau. Die gesamte Anschlußvorrichtung 41' wird im allgemeinen durch mechanische Maßnahmen, wie Kompression und/oder Gewinde, zusammengehalten. Außer den im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform beschriebenen Schraubverbindern kommen im Rahmen der Erfindung auch andere zweckdienliche Verbindungen in Betracht.

Aufgrund der Konstruktion der Anschlußvorrichtung 41' können Fremdkörper nicht in das Innere der Gehäuse 51' und 87' eindringen und die darin angeordnete optische Faser 23 verschmutzen. Weil ferner die gesamte Anschlußvorrichtung 41' nur wenig mehr als 11 mm lang und von etwa 4 mm Durchmesser ist, läßt sie sich in Verbindern üblicher Ausführung anordnen. Diese Anpassungsfähigkeit eröffnet die Möglichkeit zur Kombination optischer und elektrischer Anschlüsse in bestehenden Verbinderkonstruktionen.

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Claims

DI 1'1..-INC. (,['KtIAK[I PUI ' 1A-55 914 D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 65 20 j ιTELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: J Ϊ4070 Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Ausrichten einer optischen Faser nach einer Kollimationslinse, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

eine Ausrichtehülse (25),

eine Vertiefung (27) in Form eines geraden Kreiskegels in einer ersten Seitenfläche (29) der Ausrichtehülse (25),

ein zur Vertiefung (27) konzentrischer Durchlaß (31), der von der Kegelspitze der Vertiefung (27) ausgehend die Ausrichtehülse (25) bis zu einer zweiten Seitenfläche (33) durchsetzt, wobei der Durchlaß (31) von solchem Durchmesser ist, daß er eine einzelne optische Faser (23) zuverlässig hält, und

eine Kugellinse (21), die in die Vertiefung (27) hineingepreßt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der größte Durchmesser der Vertiefung (27) kleiner ist als der Durchmesser der Kugellinse U'.)> wodurch der Abstand zwischen der Kugellinse (21) und em Durchlaß (31) erhalten bleibt, wenn die Kugellinse (21) in die Vertiefung (27) hineingepreßt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge 2 η η zeichnet , daß die AusrichtehUlse (25) unr< die Kugellinse (21) von einem Gehäuse (87; 87') umgeben und "'estgehalten sind, wobei sie in das Gehäuse (87; 87') einsetzbar

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sind und daran gehindert werden, sich nach außen zu einem ersten Ende des Gehäuses (87; 87') hin zu bewegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η

weiteres
zeich η· et , daß ein/Gehäuse (51; 51') zum Umschließen der optischen Faser (23) eine Klemmvorrichtung (59; 59') hat, welche die optische Faser (23) im Gehäuse (51; 51') zuverlässig zu halten vermag, und das Gehäuse (87; 87·) am weiteren Gehäuse (51; 51') so befestigbar ist, daß die Faser (23) den Durchlaß (31) in der Ausrichtehülse (25) durchdringt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß vorzugsweise zwischen dem ersten Ende des Gehäuses (87; 87') und der Kugellinse (21) eine Dichtung (97; 97') angeordnet ist, die sowohl eine Verschmutzung der Berührungsfläche zwischen der Vertiefung (27) und der Kugellinse (21) sowie einer freiliegenden Stirnfläche der optischen Faser (23) zu verhindern als auch die Kugellinse (21) zur Anlage in der Vertiefung (27) der Ausrichtehülse (25) vorzuspannen vermag.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die optische Faser (23) nacheinander von wenigstens einer Pufferhülle (49) und einer Verstärkungseinlage (47) konzentrisch umhüllt ist und zur Klemmvorrich-

weiteren
tung (59') ein mit dem/Gehäuse (51') lösbar verbundenes Spreizstück (69·) gehört, das eine zentrale Bohrung (111) aufweist, welche etwas größer ist als der Durchmesser der optischen Faser (23), und einen Außenflächenabschnitt hat, mit dem sich die Verstärkungseinlage (47) in satte Anlage an eine Innenwand (57¹) des/Gehäuses (51') anpressen läßt'.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Klemmvorrichtung (59') ein im Innern des Spreizstückes (69') angeordnetes Spannstück (109)

aufweist, das sich durch elastische Verformung fest an die

. . ^vetteren

optische Faser (23) anzulegen vermag, um sie imfGehäuse (51') radial festzuhalten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η

zeichnet , daß ein Aufweitekegel (101) vorgesehen

ist, mit dem sich vor dem Befestigen des Spreizstückes (69')

wei tepen

amfGehäuse (51') die Verstärkungseinlage (47) zur Innenwand

(57·) hin auffächern ¹HBt.