DE2553690C2

DE2553690C2 - Verbinder für die Verbindung von zwei Lichtleitern

Info

Publication number: DE2553690C2
Application number: DE2553690A
Authority: DE
Inventors: Alfred Paul Paris Hammer
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1984-07-26
Also published as: GB1460550A; DE2553690A1; CA1060241A; FR2292989A1; US4062624A; FR2292989B1

Description

25 §3 690

Fig.4 eine andere Variante mit Klemmung durch wärmeschrumpfbare Hülsen,

F i g. 5 einen Endstecker für eine Lichtleitfaser nach der Erfindung und

F i g. 6 eine zweite Ausführungsform des Verbinders, nach der Erfindung für die Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Lichtleitfasern, die jeweils mit dem Stecker von F i g. 5 ausgestattet sind.

F i g. 1 zeigt ein erläuterndes Diagramm mit sechs Kreisen A des gleichen Durchmessers, die sich rings um einen eingeschriebenen Kreis B tangieren.

Die Gesetze der Geometrie zeigen, daß bei solchen Kreisen nur ein eingeschriebener Kreis möglich ist, der den gleichen Durchmesser wie die äußeren Kreise hat. Wenn diese Kreise in Querschnittsansicht die äußeren Umrisse von sechs zylindrischen Stäben oder Drähten darstellen, stellt man fest daß ein Draht gleichen Durchmessers, der in die Mitte der Anordnung von Fig.1 eingeführt wird und dessen Außenumriß in Querschnittsansicht durch den eingeschriebenen Kreis dargestellt ist in eindeutiger Weise in beztig auf die Gesamtheit des Bündels der, sechs umschriebenen Stäbe oder Drähte positioniert ist

Wenn ein solches Bündel fest mit einem Träger verbunden wird, bietet es somit die Möglichkeit mit großer Präzision die Lage der Achse des Mitteldrahtes festzulegen; es gewährleistet somit bei seiner Verwendung eine Zentrierfunktion.

Wenn andererseits die Stäbe oder Drähte des Bündels nur an einem ihrer Enden miteinander verbunden sind, während die anderen Enden freigelassen sind, nimmt das Bündel eine etwa hohlkegelförmige Struktur an, wobei der Scheitel des Kegels den verbundenen Enden entspricht während die offene Basis von großem, Durchmesser den freien Enden entspricht; dies erleichtert das Einbringen der Lichtleitfaser in das Bündel durch Einführung in den offenen Basisteil des Bündels.

Das Bündel gewährleistet dann eine zweite Funktion, nämlich die Führung beim Einführen.

Wenn schließlich eine zentripetale äußere Kraft auf die Stäbe oder Drähte des Bündels ausgeübt wird, bewirkt dies ein Einklemmen der Lichtleitfaser, wodurch diese fest mit dem Träger verbunden wird; dies bietet die Möglichkeit, die Lage der Lichtleitfaser in der Längsrichtung mit großer Präzision zu bestimmen. Somit ergibt sich bei der Verwendung (hs Bündels eine dritte Funktion, nämlich die Klemmwirkung.

In der folgenden Beschreibung werden mehrere Ausführungsformen für die Ausübung der zentripetalen Klemmkraft beschrieben.

Die Fig.2a und 2b zeigen eine erste Ausführungsform eines Verbinders für zwei Lichtleitfasern, bei dem zwei Bündel der zuvor beschriebenen Art angewendet werden.

Die Stäbe oder Drähte eines ersten Bündels, von dem in F i g. 2a der Klarheit wegen nur vier Stäbe oder Drähte 1, 2, 3, 4 dargestellt sind, sind durch Kleben, Löten oder Metallisieren bei 40 an einem Ring 5 befestigt.

In gleicher Weise sind die sechs Stäbe oder Drähte eines zweiten Bündels, von dem nur die Stäbe oder Drähte i', 2', 3', 4' dargestellt sind, an einem Ring 5' befestigt

Die beiden Ringe 5 und 5' sind durch eine ringförmige Lötverbindung 50 miteinander verbunden.

Die Stäbe oder Drähte können aus allen Materialien (Metallen, Kunststoffen) hergestellt werden, die optimale mechanische Ob«rflächj:jeigenschaften (Härte, Elastizität) zur Ausübung eines Drucks auf Glas ohne Gefahr einer Beschädigung aufweisen; vorzugsweise können Phosphorbronze, die mit einer Schicht aus Weichntetall, wie Zinn, überzogen ist oder auch Nylon verwendet werden.

Den Drähten ist eine Krümmung erteilt worden, so daß die ganze Anordnung in der offenen Stellung des Verbinders nach Art eines Doppelkegels oder Trichters aufgeweitet ist. Zwei bewegliche Ringe 6 und 7 umgeben das Drahtbündel; diese Ringe sind in Fig.2a in

to Berührung mit den mittleren Ringen 5 und 5' dargestellt Die aufgeweitete Form der beiden Bündel ermöglicht dann das leichte geführte Einbringen der beiden zu verbindenden Lichtleitfasern 8 und 9.

F i g. 2b zeigt den Verbinder in geschlossenem Zustand nach der Herstellung der Verbindung.

Die beweglichen Ringe 6 und 7 sind auseinanderbewegt worden und bewirken ein Zusammendrücken der Drähte der beiden Bündel, das auf die Lichtleitfasern übertragen wird und diese festlegt wodurch im Schnitt die Querschnktsansicht von IF i g. 1 erhalten wird. Die Klemmlänge kann im typischen Fall in ci;r Größenordnung des Hundertfachen des Durchmesser^, der Lichtleitfasern liegen. Zur Verbesserung der Klemmwirkung kann nach irgendeiner in der Technik bekannten MaQ-nähme auf einem Teil jedes Drahtes ein Wulst gebildet werden, di.:nit der Durchmesser des Drahtes in angemessenen Grenzen vergrößert wird. Die Präzision hinsichtlich der Koinzidenz der Achsen der beiden zu verbindenden. Lichtleitfasern hängt von der Präzision ab, mit der die Drähte des Bündels kalibriert sind; diese Präzision ist bei der bekannten Fertigungstechnik sehr hoch.

Bei der praktischen Ausführung können die beiden Ringe 5 und 5' durch einen einzigen gemeinsamen Ring gebildet sein; ebenso können die Fasern der beiden Bündel dann durch einstückige Fasern gebildet sein, die in ihrem Mittelteil befestigt sind.

Fig.3 zeigt eine abgeänderte besondere Ausführungsform des Verbinders von F i g. 2, die eine gute op-

tische Übertragung auf der Höhe der Verbindungsstelle gewährleistet, ohne daß eine materielle Berührung zwischen den einander zugewandten Endflächen der Lichtleitfasern oder eine präzise Oberflächenbearbeitung über den ganzen Querschnitt der Lichtleitfasern notwendig ist.

Zu diesem Zweck ist in dem Verbindungsbereich der Fasern eine Kammer ausgebildet, in die eine gewisse Menge einer Flüssigkeit 10 eingebracht ist, die den gleichen Brechungsindex wie der Kern der Lichtleitfasern hat und durch Kapillarwirkung in der Kammer gehalten wird. Die Kammer kanu vorzugsweise durch eine Querschnittsverringerung 11 jedes Stabs oder Drahts des Bündels gebildet sein, und die Flüssigkeit kann beispielsweise Hexachlorbutadien oder Tetrachloräthylen sein.

Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform des Vetbinders von F i g. 2, bei welcher die Funktion der beiden beweglichen Klemmenringe 6 und 7 von zwei Kunststoffhülsen 16 und 17 übernommen wird, die aus einem in der Technik bekam.(en wärmeschrumpfbaren Kunststoff hcrgestell! sind.

Diese Hülsen weisen ursprünglich einen Innendurchmesser auf, der größer als der Durchmesser das offenen Bündels ist, so daß sie in einer ersten Phase der Herstellung der Verbindung leicht angebracht werden können.

Die Hülsen werden dann erwärmt, beispielsweise dadurch, daß ein Warmluftstrom auf die Hülsen gerichtet wird, so daß diese schrumpfen und das Bündel aus Drähten auf die Lichtleitfasern klemmen, wodurch der in

F i g. 4 dargestellte Endzustand erhallen wird. Die Verbindung ist dann endgültig.

Fig.5 zeigt gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verbinders einen beweglichen Stecker, der sich insbesondere für die unmittelbare Herstellung einer Verbindung zwischen zwei solchen Steckern eignet.

Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die Stäbe oder Drähte des Bündels, wie die dargestellten Stäbe oder Drähte 1 und 4, bezüglich der Lichtleitfaser 8 nur auf einer einzigen Seite des Trägers, der die Form eines Ringes 47 hat, an dem die Stäbe oder Drähte durch eine Metallisierungsschicht 40 befestigt sind. Der Ring 47 hat eine Anschlußfläche 33. an der die Endflächen 32 der Stäbe oder Drähte und die Endfläche 31 der Lichtleitfaser 8 zutage treten; der Gesamtheit dieser Flächen ist vorzugsweise eine präzise Oberflächenbearbeitung erteilt worden, beispielsweise durch Polieren. Der Ring 47 ist fest mit einem rohrförmigen Teil 35 mit zylindrischer Umfangswand verbunden, das in einem vorspringenden Greifring 45 endet.

Der bewegliche Ring 46 bewirkt das Festklemmen der Stäbe oder Drähte 1,4 usw. auf der Lichtleitfaser 8; er ist mit einem rohrförmigen Teil 36 verbunden, das in einem vorspringenden Greifring 56 endet. Ein auf die Stäbe oder Drähte aufgebrachter Wulst 34 gewährleistet eine verbesserte Klemmwirkung.

F i g. 6 zeigt einen Verbinder für das Zusammenfügen von zwei beweglichen Steckern der in F i g. 5 dargestellten Art

Bei diesem Verbinder werden zwei derartige Stecker angewendet, die der Klarheit wegen nur zum Teil dargestellt sind, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in F i g. 5 bezeichnen.

Zu dem Verbinder gehört ein Befestigungsring 18, der an der Außenseite mit einem Greifzylinder 20 ausgestattet ist und an dessen innerem Teil sechs Drähte oder Stäbe 48 in ihrem Mittelteil befestigt sind, so daß auf jeder Seite des Ringes 18 ein Bündel entsteht, das von gleicher Art wie die bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsformen angewendeten Bündel ist. Die Stäbe cder Drähte jedes Bündels liegen auf dem zylindrischen Teil 35 und 35' der beiden beweglichen Stecker auf. und damit die Zentrierung der beiden Stecker unter den gleichen Bedingungen gewährleistet ist, wie sie anhand von F i g. 1 erläutert worden sind, haben diese Stäbe oder Drähte den gleichen Durchmesser wie dieser zylindrische Teil. Zwei bewegliche Ringe 23 und 23' bewirken das Festklemmen der Bündel auf den Steckern, wodurch diese festgelegt werden.

Die Verschiebung der Klemmringe ist durch bewegliehe Anschläge 21, 21' und feststehende Anschläge 22 bzw. 22' begrenzt und wird durch vorstehende gerändelte Greifringe 19 und 19' erleichtert.

Die Form der Flächen der Ringe 47 und 47' eignet sich besonders gut für ein präzises Polieren der einander zugewandten Flächen, doch ist es auch möglich, zwischen diese Flächen eine Flüssigkeitsschicht einzubringen, die den gleichen Brechungsindex wie der Kern der Lichtleitfasern hat

Die Verwendung von Bündeln rr.it sechs Stäben oder ω Drähten für das Zentrieren der beweglichen Stecker ergibt somit die gleiche Präzision wie das Zentrieren der Lichtleitfasern selbst durch Bündel aus sechs Drähten oder Stäben.

65

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

um, die unter der Bezeichnung »Faseroptik« oder

Patentansprüche: »Lichtleitfaser« bekannt sind, mit einer Einrichtung zum

Zentrieren des freien Endes jedes Lichtleiters.

1 Verbinder für die Verbindung von zwei Lichtlei- Eine Lichtleitfaser bekannter Art hat eine im allgetern mit einer Einrichtung zum Zentrieren des freien 5 meinen zylindrische Struktur und besteht aus zwei ko-Endes jedes Lichtleiters, dadurch gekenn- axialen Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex, ζ e i ch η e t, daß die Zentriereinrichtung durch ein nämlich dem inneren Kern und dem äußeren Mantel. Bündel von sechs zylindrischen Stäben oder Drähten Je nach Art der Fortpflanzung des Lichts im Kern gebildet ist, die aus elastischem Material bestehen schwankt dessen Durchmesser zwischen 1 um und 2 μηι und den deichen Durchmesser wie die Lichtleiter io für die »Monomode«-Fortpflanzung und zwischen haben, daß die Stäbe oder Drähte des Bündels tan- 20 μπι und 100 μπι für die »Multimodeu-Foitpflanzung, gential zueinander mit einem ringförmigen Träger während der Außendurchmesser des Mantels hauptverbunden sind, und daß eine Klemmeinrichtung sächlich von den Anwendungsbedingungen abhangt, vorgesehen ist mit der das Bündel aus einem geöff- beispielsweise von der gewünschten Biegsamkeit, und neten Zustand in einen geschlossenen Zustand ge- η im typischen Fall in der Größenordnung von 50 bis bracht werden kann. 120 μη, liegt Die Änderung des Brechungsindex zwi-

2 Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sehen dem Kern und dem Mantel kann entweder zeichnet daß die Stäbe oder Drähte des Bündels im sprunghaft oder allmählich erfolgen.

geöffneten Zustand divergieren und im geschiosse- Eine brauchbare Verbindung von zwei zylindrischen

nen Zusind im wesentlichen parallel zueinander 20 Lichtleitfasern mit gleichen geometnscnen und opti-

₃:_rj sehen Eigenschaften erfordert einen Verbinder, der die

"""^Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- beiden folgenden Ergebnisse gewährleistet: kennzeichnet, daß zwei Zentriereinrichtungen für je-

weils einen der beiden Lichtleiter zusammengebaut - geometrische Koinzidenz der Grundkreise;

_sj_n£j 25 — Berührung der Grundflächen.

4 Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekenn- .^u zeichnet, daß die ringförmigen Träger der beiden Im Hinblick au/ die Größenordnung der Durchmesser Bündel zu einem gemeinsamen Träger zusammen- der Lichtleitfasern ist bei der Herstellung der Koinzieefaßt sind, mit dem die Stäbe oder Drähte jedes der denz eine Genauigkeit von einigen μπι erforderlich; diebeiden Bündel verbunden sind. 30 se Größenordnung kann mit den bekannten Verbindern

5 Ver'vnder nach Anspruch 4, dadurch gekenn- nur auf Kosten einer mechanischen Ausbildung von zeichnet, daß die sechs Stäbe oder Drähte des einen höchster Präzision, großen Kosten und schwieriger AnBündels jeweils aus einem Stück mit den sechs Stä- wendung realisiert werden.

ben oder Drähten des anderen Bündels bestehen. Ein aus der DE-OS 23 14 687 bekannter Verbinder

6 Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 35 enthält eine elastische Muffe, in deren Innenbohrung die zeichnet, daß zusätzlich zu dem Bündel von zylindri- beiden Enden der miteinander zu verbindenden Lichtschen Stäben oder Drähten zwei weitere Bündel von leitfasern eingeschoben werden. Durch Zusammenpresjeweils sechs zylindrischen Stäben oder Drähten aus sen der Muffe in Axialrichtung wird die Wandung ihrer elastischem Material und desselben Durchmessers Bohrung nach innen gewölbt und gegen die Oberfläche wie jeder ringförmige Träger vorgesehen und an 40 der Enden der Lichtleitfasern angepreßt. Eine starke einem ihrer Enden tangential zueinander an einem Wölbung der Wandung der Bohrung tritt aber nur in einzigen Träger vereinigt sowie jeweils um den ent- ihrem mittleren Bereich auf. Folglich ist nur im mittleren sprechenden ringförmigen Träger herum angeord- Teil der Muffe ein relativ hoher Kontaktdruck auf die net sind Oberfläche der Lichtleitfasern wirksam. Daher kann der

7 Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 45 bekannte Verbinder keine hohen Ansprüche an die Prädadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung zision der koaxialen Ausrichtung der beiden Lichtleitfadurch eine zur Bündelachse koaxiale, axial bewegli- serenden erfüllen.

ehe Hülse gebildet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Ver-

8 Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6. binder für die Verbindung von zwei Uchueitem mit dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung 50 einer Einrichtung zum Zentrieren des freien Endes jedes durch eine konzentrische Hülse aus wärme- Lichtleiters zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine schrumpfbarem Material gebildet ist. Präzision der Ausrichtung der beiden Enden der m.te.n-

9 Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ander zu verbindenden Lichtleiter in der Großenorddadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe oder Drähte nung von nur einigen μιη ermöglicht

auf der Höhe des ringförmigen Trägers eine Rille 55 Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentaufweisen, in der eine Flüssigkeitsmenge unterge- anspruchs 1 gelöst. -,αβγά bracht werden kann, deren Brechungsindex von glei- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergecher Größenordnung wie derjenige des Kerns des ben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausfuh-Lichtleiters ist. rungsbeispiclen. die in der Zeichnung dargestellt sind. In

10 Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, μ der Zeichnung zeigt

dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe oder Drähte Fig. 1 ein erläutertes Diagramm, das sechs Kreise

über einen am freien Ende liegenden Teil ihrer Lan- zeigt, die sich rings um einen eingeschriebenen Kreis ge einen Wulst aufweisen. tangieren.

Fig.2 eine erste Ausfuhrungsform des Verbinders

65 nach der Erfindung für die Herstellung einer Verbindung zwischen zwei blanken Lichtleitfasern,

Die Erfindung bezieht sich auf Verbinder für die Ver- F i g. 3 eine Abänderung der ersten Ausführungsform

bindung von zwei Lichtleitern aus dielektrischem Medi- mit einer Flüssigkeitskammcr,