DE2512330A1

DE2512330A1 - Verbindungsglied fuer optische fasern

Info

Publication number: DE2512330A1
Application number: DE19752512330
Authority: DE
Inventors: Jack Frank Dalgleish
Original assignee: Northern Electric Co Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1975-10-09
Also published as: SE7503093L; FR2265110B1; FR2265110A1; DE2512330B2; JPS50133847A; NL7503070A; SE409059B; GB1447469A; CA1034804A; DE2512330C3

Description

PATENTANWÄLTE ? ¹I 1 7 Ί ? Π

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den P/Sv - N 2044

ΙΤ0Γί·2ΞΠΕΙ: ΕΙΞΟΪΪΙΪΟ GCiI^IT LILITEL

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Loi^trerl, Quebec, 'Jrij.:.cic 3311 "lit

Verbindungsglied für .optische Fasern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsglied für optische Fasern, und insbesondere auf ein mechanisches Verbindungsglied.

Optische Fasern werden in stuiehmenaeiii Haße in EonmniniLa t±oixss-7~Bremen eingesetzt _? ?:abei die weiteren EntViickltm nicglichlieiten noch, gar nidrc eil übarselien sind? mit sei= cheii Sj'stensn, kozir,e3. BpE-a©hs_s DcÄsa, inforsatioiiSE'- 'fis b&ispislsweise lotografien» Fe^JiS^hprQS^&iffiae cde^ nnr einfasb. L-i-3ht übertreten -js^ieji,·

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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL. -ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÜNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. {089! 22 42 II. TELEX OS -29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-305

In den meisten Fällen ist dazu erforderlich, die Fasern Ende zu Ende miteinander zu verkuppeln, wenn beispielsweise mehrere Fasern von vorgegebener Länge miteinander verbunden werden sollen, oder wenn Fasern mit Einrichtungen wie beispielsweise Detektoren, Verstärkern und ähnlichen Geräten gekuppelt werden sollen. Um die Ankuppelung solcher Vorrichtungen an ein System in zweckmäßiger Weise durchzuführen, kann die Einrichtung mit einem kurzen Faserstück versehen werden, das sich von einem oder beiden Enden erstreckt. Die Kupplung wird dann durchgeführt, indem Faser an Faser stumpf aneinandergefügt werden.

SoÜie Verbindungsstellen sind jedoch eine große Verlustquelle. Die Ausrichtung sollte so gut wie möglich sein, und damit sich eine gute Übertragung von einer Faser zu der anderen ergibt, muß entweder ein guter direkter Kontakt zwischen den Faserkernen vorliegen oder ein zwischen den Fasern befindliches fluides Medium verwendet werden. Die vorliegende Erfindung schlägt ein Aneinanderfügen von Fasern mittels mechanischer Vorrichtungen vor, die die Fasern in der Weise halten, daß die zusammengebaute Anordnung die Fasern in eine optimal ausgerichtete Lage bringt und so hält.

Eine optische Faser kann einen Kern und ein Überzugsmaterial bzw. einen Hantel aufweisen, der den Kern umgibt, wodurch eine stufenförmige lnaerung des Brechungsindex entstellt« Sowohl Kern, als aueii ümkleiduiigsmaterial können aus Glas bestehen. Eine solche Faser arbeitet nach, dem Prinzip der totalen inneren Eefle2ä.an an der Grenzfläche ICem/ümklsidimg-smatsr-iale line alternative Ausfiihrungsform einer- !Faser-"besteht sjis e.inem Materie.! ₅ -jsispieisifeise Glag_s das sines, kontinuierlich veränds^bas'en E^echimgsindex h-s/c= Bside -tea£üiiT!22igsioriaen vor, Fasern können ~ "iöglichsr^-si^i mit siiie?E ICuiLSvjs'äoffma'ässMccI == " sgenielr&Gt· wellen _? um die

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Im wesentlichen wird eins erste Jaser mit sine?? sweiten Faser gekuppelt, indem die er^te Faser in ein Haltst-il eingeführt wird, wobei ®in Faserstück unbedeckt bls-ibt.. Das Halteteil wird dann mit der zweitem. Fes sr MH:;" ialitet. Ein ü?eil_} das eine trieht£i\LÖrmigs oder konisch geneigte, konvergierende Oberfläche enthält, führt das Ends ler zweiten Faser in Kontakt oder aneinanderstoßend naliszi·. in Kontakt mit der ersten Faser. Ein Verbindungsglied weist wenigstens ein Glied auf, das das CDeil mit eirer trichterförmigen oder konisch geneigten, konvergierenden Oberfläche enthält. Diese zusammenlaufende Oberfläche kann ein Teil des Halteteils sein oder auf einem getrennten Element ausgebildet werden, das in das Halteteil eingefügt wird. Für .jede Faser kann eine konvergierende Oberfläche vorgesehen werden. Weiterhin können mehrere konvergierende Oberflächen verwendet werden, um dieYerbindung mehrerer Fasern zu ermöglichen, wie es beispielsweise dann erforderlich ist, wenn ein Kabel mit mehreren Fasern angeshlossen werden soll.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

3?ig. 1 und 2 Querschnitte durch zwei Elemente eines Verbindungsgliedes, bevor sie miteinander verkuppelt werden;

KLg. 3 einen Querschnitt durch das zusammengebaute Verbindungsglied nach den liguren Λ und 2;

3fig. 4 einen Fig. 3 ähnlichen Querschnitt, bei dem eine alternative Ausführungsform dargestellt ist;

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Fig. 5 einen Querschnitt durch eine weitere alternative Ausführungsform;

Fig. 6, 7, 8 und 9 die Teile eines Verbindungsgliedes zur Kupplung mehrerer Fasern, wobei Fig. 6 einen Querschnitt längs Linie VI-YI von Fig. 7 und Fig. 8 einen Querechnitt längs Linie VIII-VIII von Fig. 9 darstellen; und

Fig. 10 einen Querschnitt durch ein zusammengebautes Verbindungsglied nach den Fig. 6, 7, 8 und 9.

Die Fig« I₉ 2 und 3 zeigen ein mit dem Bezugszeichen 10 versehenes Yerbindimgsglied, das ein Gehäuse mit zwei Hauptteilen 11 und 12 aufweist 5 die als Halteteile dienen. Das Halteteil 12 hat eine Aussparung 13 ₅ deren Größe und Form so ausgelegt ist, daß sie einen ininden Vorsprung oder ein Anschlußstück 14- an dsm Halteteil 11 aufnehmen kann. Der Vorsprung 14· paßt gut in die Aussparung 13. Das Halteteil 12 weist ebenfalls eine axiale Bohrung 15 auf, in die eine beschichtete Faser 16 paßt. Ein kurzes Stück der Kunststoffbeschichtung der Faser ist entfernt worden, so daß sich die unbeschichtete Faser 1? in die Aussparung 13 erstreckt.

Das Halteteil 11 weist eine Bohrung 18 auf, die über einen TqII ihrer Länge axial verläuft; die Bohrung 18 erstreckt sich von dem von dem Vorsprung 14 abgewandten Ende. Das innere Ende der Bohrung 18 hat eine konische Form 19. Eine ähnliche, konisch geformte Aussparung 20 verläuft von dem Ende des Halteteils 11, das den Vorsprung 14 bildet. Die Scheitel bzw. Spitzen der beiden konischen Aussparungen oder Formen 19 und 20 sind in geringem Abstand voneinander angeordnet und durch eine kurze, axiale Bohrung 21 miteinander verbunden. Die axiale Bohrung 21 befindet sich in satter Anlage an der Faser. Eine beschichtete Faser 22

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wird in der Bohrung 18 gehalten, wobei sich der unbeschichtete Teil 23 der Faser durch die konische Aussparung 19 erstreckt und von ihr geführt wird und in die axiale Bohrung 21 ragt. Die Faser verläuft näherungsweise durch die Hälfte der Bohrung 21. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Fasern 17 und 21 einen inneren Kern und ein den Kern umgebendes TJmkleidungsmat erial aufweisen. W_erden Fasern mit einem kontinuierlich veränderbaren Brechungsindex verwendet, so bilden die Fasern 17 und 21 ein einziges Element in Form einer Faser mit variablem Brechungsindex, wie oben erwähnt wurde.

Bei der Montage des Verbindungsgliedes 10 wird die Faser durch Einführen des Vorsprungs 14 in die Aussparung 15 mittels der konvergenten Oberfläche der konischen Form oder Aussparung 20 in die axiale Bohrung 21 geführt. Wenn die beschichteten Fasern 16 und 22 in ihre jeweiligen Halteteile 12 und 11 eingefügt werden, sind die Enden der Fasern 17 und 23 vorher relativ zu dem Halteteil so eingestellt, daß die beiden Fasern 17 und 23 aneinanderstoßen oder im wesentlichen aneinandergefügt sind, wenn die Endoberfläche 23 des Halteteils 12 mit der Oberfläche 24 an dem Halteteil 11 in Berührung kommt. Um die Kupplung zwischen den Fasern zu verbessern, kann bei Bedarf ein ^xropfen eines geeigneten fluiden Mediums, insbesondere einer Flüssigkeit, in die axiale Bohrung eingegeben werden, bevor oder nachdem die Faser 1? eingeführt worden ist. Die Halteteile 11 und 12 können durch irgendeine geeignete Vorrichtung zusammengehalten werden, beispielsweise durch einen Stift, der durch die gestrichelte Linie 26 angedeutet wird.

Fig, 4- stellt eine alternativ© Ausführungsform dar, bei der konvergente Oberflächen durch, konische Aussparungen 30 und 31 gebildet werden., die in jedem Ende eines Mittelteils ausgebildet sind. Das Mittelteil wird ic. eine Aussparung 33 im Ende eines Halteteils 3^ eingeführt-, während eine beschichtete Faser 35 in eine axiale Bohrung 36 eingeführt

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wird. Der unbeschichtete Bereich 37 äer Faser 35 erstreckt sich teilweise in eine axiale Bohrung 38 des Mittelteils und verbindet die Scheitel der konischen Aussparungen 30 und 31. Der Bereich 37 wird durch die konvergente Oberfläche der konischen Aussparung 30 in der axialen Bohrung 38 geführt. Ein zweites Halteteil 39 hat eine der Aussparung 33 ähnelnde Aussparung 40 und paßt auf das Mittelteil 32.' Eine weitere beschichtete Faser 41 wird in eine axiale Bohrung 42 eingeführt, wobei sich der unbeschichtete Bereich 43 in die Aussparung 40 erstreckt. Wenn das Halteteil 39 mit dem Mittelteil 32 in Eingriff kommt und in Richtung auf das Halteteil 34 gedrückt wird, führt die konvergierende Oberfläche der konischen Aussparung 31 den Bereich 43 in die axiale Bohrung 38. Die Halteteile 34 und 39 und das Mittelteil 32 bilden ein Gehäuse.

Die Tiefen der Aussparungen 33 und 40 und die Länge des Mittelteils 32 sind so ausgelegt, daß die Enden der Bereiche 37 und 43 aneinanderstoßen oder im wesentlichen aneinanderstoßen, wenn die Enden des Mittelteils 32 in Berührung mit den Endender Aussparungen sind. Ein Tropfen einer geeigneten Flüssigkeit kann in die axiale Bohrung 38 eingegeben werden, bevor die unbeschichteten Bereiche eingeführt werden, um eine gute Verbindung sicherzustellen. Die Halteteile 34 und 39 können in ihren lagen auf dem Mittelteil 32 durch irgendeine geeignete Vorrichtung -arretiert werden, beispielsweise durch Stifte, wie sie durch die gestrichelten Linien 44 angedeutet sind»

Fig. 5 stellt eine Anordnung dar_s bei der ein Gehäuse in Form eines einzigen Gehäuseteils 50 vorgesehen ist. Das Teil 50 weist axiale Bohrungen 51 "ancL 52 auf, die sich von .jedem Ende nach innen erstrecken₅ wobei die Bohrungen 51 und 52 in konischen Aussparungen 53 und 54 enden» Die Spitzen bzw» Seheitel der konischen Ansspar-im-gsn .sind d'oreli eine axiale Bohrung py verbundene In den Bs-hr-imgsn 51 und 52 werden beschichtete Fasern, 56 wad. 57 angeordnet, wobei sich die un-

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beschichteten Bereiche 58 mid 59 durch die konischen Aussparungen in die axiale Bohrung 55 erstrecken. Wenn die Fasern 56 und 57 in die Bohrungen 5^A> und 52 eingefügt werden, werden die Bereiche 58 und 59 durch die zusammenlaufenden Oberflächen der konischen !Formen oder Aussparungen 33 und 54- in die axiale Bohrung 55 geführt. Me gasaate Anordnung wird dann eingekapselt bzw* vergossen, wozu beispielsweise eine Umhüllung aus einem wärmeschrumpfbaren Plastikrohr 60 eingesetzt werden kann; dabei kann das Kunststoffrohr aus einem Epoxidharz bestehen, oder die Anordnung kann in ein. Epoxydharz eingegossen werden; selbstverständlich sind auch andere Verfahren möglich.

In den Figuren 6, 7, 8, 9 und 10 ist ein Verbindungsglied dargestellt, um mehrere Paare von Fasern, beim dargestellten Beispiel sechs Fasern, miteinander zu verkuppeln. Bas "Verbindungsglied hat ein Gehäuse, das zwei Halteteile 65 und 66 aufweist. An einem Ende des Halteteils 65 ist ein Vorsprung oder ein Anschlußstück 67 vorgesehen, das in eine Aussparung 68 an einem Ende des Teils 66 paßt. Jedes Halteteil weist mehrere Löcher 69 auf, die sich vollständig durch die Teile erstrecken. Bei dem Teil 65 haben die Löcher 69 vergrößerte Bereich 70 an den Enden, die sich in dem Vorsprung 67 befinden. Ein Halterungs- und Kupplungselement

71 ist in federn der Bereiche 70 angeordnet. Jedes Halterungsund Kupplungselement 7^ weist zwei konische Aussparungen

72 auf, von denen sich jeweils eine von jedem Ende nach innen erstreckt. Die Spitzen oder Scheitel der Aussparungen 72 sind durch eine axiale Bohrung 73 verbunden, die sich in satter Anlage auf dem äußeren Durchmesser der unbeschichteten Fasern befindet. Es ist wakrseheinlich, daß sich ein Verstärkungsdraht durch ein Faserkabel erstrecken kann, wobei dieser Draht an dem Verbindungsglied endet. Jedes Halteteil 65 und 66 weist eine zentrale Bohrung oder ein Loch 74· auf, das jeweils gemäß der Darstellung an seinen Enden eine kurze Aussparung 75 hat. Die Verstärkungsdrähte enden in diesen Aussparungen 75- Ein Ausrichtungsstift 76 ist ebenfalls in

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dem Halteteil 66 vorgesehen, wobei sich ein entsprechendes Loch 77 in dem Halteteil 65 befindet. Eine Arretierungsmutter 78 hält die beiden Teile 65 und 66 zusammen.

Fig. 10 stellt das zusammengebaute Yerbindungsglied dar, wobei sich Fasern 79 in dem Halteteil 65 und Fasern 80 in dem Halteteil 66 befinden. Kurze, unbeschichtete Bereiche 81 und 82 erstrecken sich von peeler laser 79 und 80. Wenn die Fasern in die Halteteile 65 eingeführt werden, werden die Bereiche 81 durch die konvergenten Oberflächen der komischen Aussparungen 72 in die axialen Bohrungen 75 geführt. leim das Verbindungsglied zusammengebaut wird, indem die beiden Halteteile susaffi-aengedrückt werden, werden in ähnlicher Weise die Bereiche 82 durch die konvergenten Oberflächen der konischen Aussparungen 72 in die axialen Bohrungen 73 geführt, Di© Fasern werden beispielsweise durch Klemmplatten in dsn Haltetsilen befestigt, wobei die Klemmplatten auf cirsi flachen Oberflächen an jedem Halteteil in ihren Lagsn angebracht werden. In Fig. 6 ist eine abgenommene Kiemsplatte S3 dargestellt _v wobei die flachen Oberflächen an dem Halteteil 65 ^ei B⁴!- in dea Figuren 6 und 7 angedeutet sind* Me Halteplatten 83 werden in ähnlicher Weise an den flachen Oberflächen 84 am Halteteil 66 angebracht.

Obwohl die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele vollkommen eingeschlossene konische Aussparungen hatten, um die Fasern in die Ausrichtungsstellung zu führen, so stellt dies doch kein wesentliches Merkmal dar. Statt dessen kann auch ein Schlitz mit einem spitz zulaufenden U- oder einem prismatischen bzw, 7-bahn-förmigen Querschnitt verwendet werden.

Wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 3 festgestellt worden ist, wurde bei den Beispielen der übrigen Figuren davon ausgegangen, daß die Fasern Kerne und ein Umkleidungsmaterial mit einer äußeren Kunststoffbeschichtung haben. Sollen andere Fasern mit kontinuierlich veränderbaren Brechungsindizes verbunden werden, so ist nur insoweit eine

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Modifikation erforderlich, daß Variationen bei dem äußeren Durchmesser der Faser, die einen veränderlichen Brechungsindex hat, auftreten können, wie oben beschrieben wurde.

Die Verbindungsglieder können auch versiegelt bzw. abgedichtet werden, indem ein Abdichtungsmittel in das Verbindungsglied eingegeben wird, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern und das dem Index angepaßte fluide Medium bzw. die Flüssigkeit, falls sie verwendet wird, in ihrer Lage zu halten und einzuschließen. Es können auch andere Verfahren eingesetzt werden, um eine Abdichtung herbeizuführen, indem beispielsweise die Verbindungsglieder ao ausgelegt werden, daß sie ¹O" Ringe, Dichtungen bzw. Packungsringe - oder Scheiben und ähnliche Elemente enthalten.

Verbindungsglieder gemäß der vorliegenden Erfindung können wiecLerverwendet werden und sind untereinander vollständig austauschbar, da die zueinander passenden Teile eines Verbindunsgliedes getrennt und mit anderen, geeigneten, zueinander passenden Teilen neu hergestellt werden können. Es ist nicht notwendig, die beiden gleichen Bauteile zu allen Zeiten zusammenzuhalten. Die Halteteile dienen außerdem dazu, die Fasern zu schützen, wenn ein Verbindungsglied in seine Einzelteile zerlegt ist.

Die optischen Fasern v/erden also Ende an Ende miteinander verbunden, indem die Faserenden in Halterungsglieder mit konisch geneigten konvagierenden Oberflächen eingeführt werden. Eine erste Faser wird in ein Halteteil, das nach einer- bevorzugten Ausführungsform eine erste konvergente Oberfläche hat, in einer vorher bestimmten axialen Lage eingesetzt. Dann wird eine zweite Faser in das Halteteil eingeführt, wobei eine zweite konvergierende Oberfläche das Hade der zweiten Faser in eine axial ausgerichtete Stellung führt, in der es gegen das Ende der ersten Faser stößt. Weiterhin können auch mehrere Paare von Fasern

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miteinander verbunden werden, wie es beispielsweise für den Anschluß von Kabeln aus optischen Fasern erforderlich ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

\Λm) Verbindunsglied für ^tische Fasern mit einem Gehäuse, gekennzeichnet durch j±zl<* ei?söe Bohrung (18, 36, 51» 69), die sich axial ixm eines Saide des Gehäuses (11, 12, 34, 39, 30, 65, 66) erstreckt und eine erste, beschichtete, optische Faser (22, 35, 56, 79) aufnimmt, durch eine zweite Bohrung (15? 42, 52, 69), die sich axial von dem anderen Ende des Gehäuses (11, 12, 34, 39, 50, 65, 66) erstreckt und eine zweite beschichtete optische Faser (16, 41, 57? So) aufnimmt, und durch eine konvergente Oberfläche (2O₅ 31, 54, 72), die sich von dem inneren Ende der sweinen Bohrung (15, 42, 52, 69) in Sichtung auf die erste Bohrung (18, 36, 51 , 69) erstreckt, wobei der Scheitel der konvergenten Oberfläche (20, 31, 54, 72) in der Nähe des inneren Endes der ersten Bohrung (18, 36, 51, 69) liegt.

2. Verbindungsglied nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Halteteil (11, 65), von dessen äußerem Ende sich die erste axiale Bohrung (18, 69) erstreckt, durch ein zweites Halteteil (12, 66), von dessen äußerem Ende sich die zweite axiale Bohrung (15, 69) erstreckt, und durch eine Vorrichtung (26, 7S)₅ die die ersten und zweiten Halteteile (12, 15, 65, 66) in axial ausgerichteten Lagen arretiert, wobei sich die inneren Enden der Teile (12, 15, 65, 66) gegenüberliegen und die konvergente Oberfläche (20, 72) in dem inneren Ende des ersten Halteteils (11, 65) ausgebildet ist.

3. Verbindungsglied nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergente Oberfläche (26, 31, 5^, 72) einen Kegel aufweist.

4. Verbindungsglied nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere axiale Bohrungen (69) in jedem Halteteil (65,

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66), wobei di© Bohrungen (69) in einem Halteteil (65) axial mit zusammenwirkenden Bohrungen (69) in dem anderen Halteteil (66) ausgerichtet sind.

Yerbindiingsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, gekennzeichnet durch eine weitere konvergente Oberfläche (19, 30, 53, 72), die von einem inneren Ende der ersten Bohrung (18, 36, 51? 69) verläuft, wobei sich der Scheitel der weiteren konvergenten Oberfläche (19, 30, 53, 72) in Sichtung auf den Scheitel der konvergen ten Oberfläche (20, 31, 54, 72) erstreckt, die von der zweiten Bohrung (15» 4-2, 52, 69) verläuft.

"ferbindimgsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5·'» ge-Isennseiciinet durch eine Bohrung (21, 38, 55, 73), die sich. 3^?isehen den Scheiteln der konvergenten Oberflächen (20, 3I₅ 5*, 73? 19? 30, 53, 72) erstreckt und eine 3röB© hat, v.m lerne (17, 23, 37, 4-3» 58, 59, 81, 82) der srsten ναιά -zweiten beschichteten optischen Fasern (16, 22, 35? ^U 5S, 57, 79, 80) eng aufzunehmen.

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