DE3728053A1 - Loesbarer mehrfach-spleissverbinder fuer lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen lösbaren Mehrfach-Spleiß­ verbinder für Lichtwellenleiter mit zwei, stirnseitig aneinander­ stoßenden Spleißhälften, die jeweils aus zwei Trägerteilen be­ stehen, welche auf ihren einander zugewandten Oberseiten mit­ einander verbunden sind und im Verbindungsbereich Lichtwellen­ leiterabschnitte führen, sowie mit seitlich und parallel zu den Lichtwellenleiterabschnitten in Führungsnuten verlaufenden Führungsteilen, mittels derer die zwei Spleißhälften bezüglich der zu koppelnden Lichtwellenleiterabschnitte zueinander ausge­ richtet sind.

Ein derartiger Spleißverbinder ist aus der DE-OS 25 22 804 be­ kannt. Hierbei sind die Trägerteile so miteinander verbunden, daß sie sich vollständig auf ihren einander zugewandten Oberseiten überdecken. Die Führungsnuten und Führungsteile liegen deshalb zwischen den Oberseiten. Die Führungsnuten werden von Rinnen ge­ bildet, die durch plastische Verformung in die Oberseiten der Trägerteile eingebracht worden sind. Die Führungsteile sind kurze Zentrierstifte von etwa der Länge der Trägerteildicke und werden jeweils zur Hälfte in die von jeweils zwei Rinnen gebil­ deten Öffnungen in beide Spleißhälften gesteckt, ähnlich dem "Stecker-/Steckdosenprinzip".

Die Erfindung geht von einem derartigen Spleißverbinder aus und sieht erfindungsgemäß vor, daß jedes Trägerteil entlang einer einzigen Seite mindestens eine Führungsnut aufweist, daß die Trägerteile derart miteinander verbunden sind, daß die Führungs­ nuten frei hervorstehen, und daß die Führungsteile als mindestens eine einlegbare Führungsleiste ausgebildet sind.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine sehr ge­ naue Ausrichtung der beiden Spleißhälften zueinander erzielt.

Da die Führungsnuten im verbundenen Zustand der Trägerteile frei hervorstehen und deshalb auf ihrer gesamten Länge von oben frei zugänglich sind, kann die mindestens eine Führungsleiste in eine der Führungsnuten einfach eingelegt werden und muß nicht von einer Seite her eingeschoben werden. Deshalb können diese beiden Führungselemente in ihrem Querschnitt auch solche Formen aufweisen, bei denen ein einfaches Einschieben nicht ohne weiteres möglich ist, da sie ansonsten zu leicht verkanten würden. Auch kann eine besonders lange Führungsleiste verwendet werden, da sie nur einfach eingelegt und nicht eingeschoben wird; beim Einschieben bestünde ansonsten die Gefahr des Verbiegens oder sogar Abbrechens der Führungsleiste. Mit einer derartig langen Führungsleiste, die sich im eingelegten Zustand beispiels­ weise über die gesamte Länge der Trägerteile erstreckt, kann weiterhin die Ausrichtungsgenauigkeit erhöht werden durch eine Verbesserung der Geradführung der beiden Spleißhälften zuein­ ander. Die Ausgestaltung der Führungsteile als Führungsleiste sorgt dabei für die erforderliche Stabilität bei gleichzeitig guten Herstellungsmöglichkeiten. Das Vorsehen von mindestens zwei Führungsleisten erhöht ebenfalls die Ausrichtungsgenauig­ keit. Eine seitliche Anordnung von nur einer Führungsnut auf jedem Trägerteil ist dafür erforderlich. Darüber hinaus kann die Ausrichtungsgenauigkeit gegebenenfalls noch durch Vorsehen weiterer, parallel angeordneter Führungsnuten auf derselben Seite jedes Trägerteils bei entsprechender Anzahl von Führungs­ leisten verbessert werden.

Weiterhin bestehen bei dem erfindungsgemäßen Spleißverbinder dadurch, daß die beiden Spleißhälften auch um 180° zueinander gedreht ausrichtbar sind, zwei unterschiedliche Kopplungsmög­ lichkeiten für die zu koppelnden Lichtwellenleiter. Dies ist von besonderer Bedeutung beispielsweise beim Betrieb von bidirektionalen Lichtwellenleiter-Komponenten. Trotz dieser Umkehrmöglichkeit bleibt jedoch die hochgenaue Ausrichtung der beiden Spleißhälften zueinander aufgrund der freien Zugänglich­ keit und Anordnung der Führungsnuten und der Ausgestaltungsmög­ lichkeiten der Führungs-Querschnitte erhalten.

Mögliche Querschnittsformen für die Führungsnuten zur Erzielung genauer Ausrichtung der beiden Spleißhälften sind beliebige geometrische, nicht hinterschnittene Formen, wie beispielsweise Dreiecks- oder Rechtecksformen. Eine besonders hohe Führungsge­ genauigkeit wird jedoch über ausschließliche Flankenführungen erreicht. Es ist daher nach einer Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Spleißverbinders besonders vorteilhaft, wenn die Führungsnuten in ihrem Querschnitt trapezförmig gestaltet sind und die Führungsleisten entsprechende trapezförmige Erhebungen aufweisen. Eine derartige Trapezführung läßt sich relativ ein­ fach herstellen und erzielt trotzdem eine hochgenaue Führung, da ausschließlich über die Flanken des Trapezes geführt wird. Doppelpassungen werden vermieden. Das Einlegen der Führungs­ leisten in die Führungsnuten ist dabei äußerst einfach.

Wenn nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spleißverbinders die Trägerteile und die Führungsleisten aus Silizium sind, lassen sich Führungsnuten und Führungsleisten - insbesondere solche mit trapezförmigem Führungsquerschnitt - in besonders einfacher Weise und dabei trotzdem im Mikrometer­ bereich tolerierbar durch Ätzen herstellen, da hierbei die Gitterstruktur des verwendeten Siliziums ausgenutzt wird. Der­ artige Ätzverfahren sind für die Erzeugung von V-Nuten, die zur Positionierung von Lichtwellenleiterabschnitten dienen, bekannt (siehe beispielsweise Aufsatz von Finzel und Steinmann "Lösbarer Mehrfach-Spleißverbinder für Lichtwellenleiter", Telcom Report 9, 1986, Heft 5, Seiten 289 bis 293).

Aus diesem Aufsatz ist außerdem ein lösbarer Mehrfach-Spleiß­ verbinder mit frei zugänglich liegenden Führungsnuten bekannt, die wie die dazugehörigen Führungsleisten ein trapezförmiges Führungsprofil aufweisen; bei diesem Verbinder können allerdings die einzelnen Spleißhälften nicht um 180° verdreht zueinander aus­ gerichtet werden, so daß die Lichtwellenleiter nur in einer einzi­ gen Zuordnung miteinander gekoppelt werden können.

Anhand der Figur wird im folgenden ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen lösbaren Mehrfach- Spleißverbinders näher erläutert. Die Figur zeigt die für die Erfindung wesentlichen Teile des Spleißverbinders schematisch in perspektivischer Darstellung. Dabei ist die eine Spleiß­ hälfte in abgebrochener Form und die andere vollständig dar­ gestellt. Ebenso sind die beiden Führungsleisten nur abschnitts­ weise dargestellt. Der Spleißverbinder ist geöffnet gezeigt; das die beiden Spleißhälften tragende Gehäuse ist der Übersicht halber weggelassen.

In der Figur sind zwei Spleißhälften 1 und 2 dargestellt, die einander spiegelbildlich konstruktiv identisch sind. Die eine Spleißhälfte 1 besteht aus zwei Trägerteilen 3 und 4, die andere Spleißhälfte 2 aus zwei Trägerteilen 5 und 6. Diese Trägerteile 3, 4, 5 und 6 bestehen bevorzugt aus Silizium. Die Trägerteile 3 und 4 bzw. 5 und 6 stimmen in ihrem konstruktiven Aufbau überein. Die Trägerteile 3 und 4 sind dabei den Träger­ teilen 5 und 6 spiegelbildlich identisch. Die Trägerteile 3 und 4 bzw. 5 und 6 weisen auf einander zugewandten Oberseiten 7 und 8 bzw. 9 und 10 eine der Anzahl zu koppelnder Licht­ wellenleiterabschnitte LWL entsprechende Anzahl von V-förmigen Nuten 11 und 12 auf, die in das Silizium mit einem bekannten Ätzverfahren eingebracht worden sind. Die V-Nuten 11 und 12 können deshalb mit einer für die Ausrichtung und Umkehrbarkeit der beiden Spleißhälften 1 und 2 zueinander erforderlichen Genauigkeit im Mikrometerbereich nebeneinander positioniert werden.

Die Nuten 11 und 12 sind im Bereich von Stirnflächen 13 und 14 der beiden Trägerhälften 3 und 4 bzw. 5 und 6 auf den Durch­ messer der Glasfasern 15 der Lichtwellenleiterabschnitte LWL abgestimmt. Es ist hierbei zu beachten, daß die V-Nuten 11 und 12 maximal eine Tiefe aufweisen müssen, die kleiner ist als der halbe Glasfaserdurchmesser, damit zum einen die Glasfasern 15 genau mittig zwischen den Trägerteilen 3 und 4 bzw. 5 und 6 in den Bereichen der Stirnflächen 13 und 14 liegen und zum anderen durch entstehende Schlitze 16 die erforderliche Haltekraft direkt auf die Glasfasern 15 einwirken kann. Um auch die noch mit einem Mantel 17 umgebenen Lichtwellenleiterabschnitte LWL zwischen den Trägerplatten 3 und 4 bzw. 5 und 6 halten zu können, sind die Trägerteile 3, 4, 5 und 6 in ihren von den Stirnflächen 13 und 14 abgewandten Bereichen mit entsprechenden Ausnehmungen 18 versehen, so daß eine Zugentlastung der Licht­ wellenleiterabschnitte LWL erfolgt. Die mit dem Mantel 17 um­ gebenen Lichtwellenleiterabschnitte LWL können aber auch in entsprechend erweiterten V-Nuten - zur Erzielung einer besseren Ausrichtung - positioniert werden.

Jedes Trägerteil 3, 4, 5 und 6 weist weiterhin seitlich und parallel zu den längs angeordneten Lichtwellenleiterab­ schnitten LWL verlaufend eine Führungsnut 19, 20, 21 auf. Die Trägerteile 3 und 4 bzw. 5 und 6 sind derart miteinander verbunden, daß die Führungsnuten 19, 20, 21 seitlich frei hervorstehen und entsprechend frei zugänglich liegen. In einem Verbindungsbereich jeder Spleißhälfte 1 und 2, in dem alle Lichtwellenleiterabschnitte LWL liegen, sind die Träger­ teile 3 und 4 bzw. 5 und 6 durch eine Klebung, vorzugsweise mit einem Epoxidharzkleber miteinander verbunden.

Die beiden Spleißhälften 1 und 2 sind jeweils drehsymmetrisch auf­ gebaut, d. h. sie sind bezüglich der Lage der V-Nuten 11 und 12 und der Führungsnuten 19, 20, 21 sowohl zu einer in den Stirn­ flächen 13 und 14 liegenden Mittellinie I als auch zu einer dazu senkrechten Mittellinie II symmetrisch. Der Schnittpunkt der beiden Mittellinien I und II bildet den Drehpunkt der Spleißhälfte 1 bzw. 2. Durch diese Drehsymmetrie ist es möglich, daß beispiels­ weise die eine Spleißhälfte 1 um 180° um eine durch den Schnitt­ punkt der beiden Mittellinien I und II verlaufende Mittellinie gedreht und wieder gekoppelt werden kann, so daß danach die Lichtwellenleiterabschnitte LWL beider Spleißhälften 1 und 2 in in entsprechend vertauschter Reihenfolge miteinander verbunden sind.

Die Spleißhälften 1 und 2 werden durch Führungsteile in Form durchgehender Führungsleisten 22 und 23 miteinander verbunden, die in die Führungsnuten 19, 20, 21 und in die in der Figur verdeckte Führungsnut eingelegt sind. In der Figur sind die Führungsleisten 22 und 23 in der Führungsnut 19 und der ver­ deckten Führungsnut der einen Spleißhälfte 1 positioniert dargestellt. Für eine Kopplung der beiden Spleißhälften 1 und 2 ragen die Führungsleisten 22 und 23 sehr viel weiter über die Spleißhälfte 1 heraus, - vorzugsweise über die gesamte Länge der anderen Spleißhälfte 2.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch die Führungs­ leisten 22 und 23 aus Silizium hergestellt. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, wenn die Führungsnuten 19, 20, 21 - wie in der Figur dargestellt - in ihrem Querschnitt trapez­ förmig sind und die Führungsleisten 22 und 23 entsprechende trapezförmige Erhebungen 24 und 25 aufweisen. Die so gewonnene Trapezführung ist, da sie eine reine Flankenführung ist, hoch­ präzise und kann in einfacher Weise durch Ätzen der aus Silizium bestehenden Trägerteile 3, 4, 5 und 6 sowie der Führungsleisten 22 und 23 hergestellt werden.

Die Montage des erfindungsgemäßen lösbaren Mehrfach-Spleißver­ binders kann in folgender Weise erfolgen. In einem bezüglich der Breite der Spleißhälften 1 bzw. 2 eng tolerierten Gehäuse, welches in der Figur nicht dargestellt ist, wird zunächst die Führungsleiste 22 seitlich eingelegt. Danach werden die vorher für sich hergestellten Spleißhälften 1 und 2 mit ihren Führungs­ nuten 19 und 20 auf die Führungsleiste 22 aufgelegt, so daß sie schon in einem ersten Arbeitsgang fluchtend bezüglich der zu koppelnden Lichtwellenleiterabschnitte LWL zueinander ausgerich­ tet sind. Die Spleißhälften 1 und 2 stoßen dabei stirnseitig aneinander. Zur Verbesserung der Ausrichtung wird danach die zweite Führungsleiste 23 in die Führungsnut 21 der Spleißhälfte 2 und in die entsprechende - in der Figur verdeckte Führungsnut - der Spleißhälfte 1 eingelegt. Es ist dabei vorteilhaft, das Gehäuse so zu gestalten, daß eine Auflage der Spleißhälften 1 und 2 im Gehäuse nur im Bereich der beiden Führungsleisten 22 und 23 erfolgt, so daß in jedem Fall die Trapezführung wirksam wird und nicht die Trägerteile 4 bzw. 6 in ihrem Mittenbereich zum Aufliegen im Gehäuse kommen.

Miteinander fixiert werden die beiden Spleißhälften 1 und 2 im ausgerichteten Zustand dann beispielsweise durch nicht darge­ stellte, an sich bekannte Bügelfedern, die entsprechend an dem Gehäuse angreifen.

Der erfindungsgemäße lösbare Mehrfach-Spleißverbinder ermöglicht in einfacher Weise eine Vertauschung der zu koppelnden Lichtwellen­ leiter LWL durch eine 180°-Drehung einer der beiden Spleißhälf­ ten 1 oder 2. Darüber hinaus gewährleistet der Spleißverbin­ der durch die Ausgestaltung und Anordnung der Führungseinrich­ tung in Form von frei zugänglich angeordneten Führungsnuten 19, 20, 21 und Führungsleisten 22 und 23 sowie die mögliche Anwen­ dung moderner Ätztechnik in Silizium eine hochgenaue Ausrich­ tung der beiden Spleißhälften 1 und 2 zueinander, wobei die genaue Ausrichtung für eine maximale Koppeleffizienz zwischen den Lichtwellenleiterabschnitten LWL sorgt und damit eine hohe Güte des Spleißverbinders garantiert.

Claims (3)

1. Lösbarer Mehrfach-Spleißverbinder für Lichtwellenleiter mit zwei, stirnseitig aneinanderstoßenden Spleißhälften, die jeweils aus zwei Trägerteilen bestehen, welche auf ihren einander zuge­ wandten Oberseiten miteinander verbunden sind und im Verbindungs­ bereich Lichtwellenleiterabschnitte führen, sowie mit seitlich und parallel zu den Lichtwellenleiterabschnitten in Führungs­ nuten verlaufenden Führungsteilen, mittels derer die zwei Spleißhälften bezüglich der zu koppelnden Lichtwellenleiterab­ schnitte zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trägerteil (3, 4, 5, 6) entlang einer einzigen Seite min­ destens eine Führungsnut (19, 20, 21) aufweist, daß die Träger­ teile (3, 4, 5, 6) derart miteinander verbunden sind, daß die Führungsnuten (19, 20, 21) frei hervorstehen, und daß die Führungsteile als mindestens eine einlegbare Führungsleiste (22, 23) ausgebildet sind.

2. Lösbarer Mehrfach-Spleißverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (19, 20, 21) in ihrem Querschnitt trapezförmig gestaltet sind und die Führungsleisten (22, 23) entsprechende trapezförmige Erhebungen (24, 25) aufweisen.

3. Lösbarer Mehrfach-Spleißverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteile (3, 4, 5, 6) und die Führungsleisten (22, 23) aus Silizium sind.