DE2623295A1

DE2623295A1 - Kupplung fuer zwei nachrichtenuebertragungs-lichtleiter

Info

Publication number: DE2623295A1
Application number: DE19762623295
Authority: DE
Inventors: Alan Richard Gilbert; John Lees; Mahesh Kumar Ramniklal Vyas
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1975-05-27
Filing date: 1976-05-25
Publication date: 1976-12-09
Also published as: AU502513B2; GB1448975A; AU1426976A; CH607063A5; JPS51145331A; CA1039988A; FR2312791B1; FR2312791A1

Description

Patentanwalt

Dipl.-Phys.Leo Thul

7 Stuttgart 30

Kurze Str.8

J.Lees-A.R.Gilbert-M.K.R.Vyas 17-4-4

INTERNATIONAL STANOARn ELECTRIC CORPORATION, !^W YORK Kupplung für zwei Nachrichtenübertragungs-Lichtleiter

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für zwei Nachrichtenübertragungs-Lichtleiter .

Bei der Erstellung von optischen Nachrichtenübertragungsstrecken ist es bekanntlich erforderlich, Lichtleiter dauerhaft oder lösbar miteinander zu kuppeln. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine einfache und mit geringen Kosten herzustellende Kuppluna anzugeben, welche es gestattet, Lichtleiter exakt und mit geringen Dämpfunqsverlusten zu kupoeln.

Diese Aufgabe ist erfindungsgeiräß dadurch gelöst, daß die Enden der Lichtleiter stumpf aneinanderstoßend in der aerade verlaufenden Bohrung einer .Metallhülse stecken, deren Bohrung einen solchen Durchmesser besitzt, daß die Lichtleiter miteinander fluchten.

CS/P-Bö/Scho
21.5.1976

609850/0743

J.Lees 17-4-4

Eine bevorzugte Ilerstellunasweise für die eine Bohrung entsprechender Genauigkeit besitzende Metallhülse ist, sie in der Weise zu gießen, daß sie aus einer Leaierung mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt um einen gespannten Draht herum genossen wird. Die Güte des durch die stumpf aneinander stoßenden Lichtleiterenden erzeugten Spleißes kann durch die Verwendung einer Flüssigkeit verbessert werden, welche auch als Brechungsindex-Anpassungsflüssigkeit bezeichnet wird. In der Tat braucht diese Flüssigkeit nicht den gleichen Brechunnsindex wie die Glasfasern zu besitzen, weil jeder Brechuncrsindex, der größer als derjenige der Luft ist, in bestimmtem Maße die "eflektionsverluste an den Endflächen der Glasfasern verringert. Die Fasern können auf unterschiedliche Weise in der Metallhülse verankert werden, beispielsweise dadurch, daß die Metallhülse in von den Faserenden entfernten Bereichen leicht eingedrückt wird, oder dadurch, daß ein Kleber dort in die Hülse eingebracht wird, wo die Fasern heraustreten, und dadurch, daß ein Stück eines durch Wärmeeinwirkung schrumpfenden Schrumpfschlauches auf die Hülse und die daran anschließenden Lichtleiterenden aufgeschrumpft wird. Vorzugsweise soll die Metallhülse aus einer Legierung mit einem derart niedrigen Schmelzpunkt hergestellt sein, daß eine fjffnung des Snleißes durch Abschmelzen der Hülse ohne Verletzung der Fasern möglich ist. In diesem Fall eröffnet sich eine weitere Möglichkeit für die Verankerung der Fasern in der Hülse, nämlich durch Aufschmelzen der Hülsenenden auf die Fasern. Eine Legierung, die bei den üblichen Glasfasern für die Hülse verwendbar ist, ist Lagermetallbronze, welche bei etwa 70-72° c schmilzt.

609850/0743

J.Lees 17-4-4

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 enthalten, welche nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 anhand eines ^usführungsbeispiels näher erläutert wird.

Es zeigen:

Fig.1 im Längsschnitt eine Vorrichtung zum Herstellen der Metallhülse,

Fig.2 in perspektivischer Darstellung eine Kupplung vor der Fertigstellung,

Fig.3 in Perspektive eine Lehre zum exakten Halten der Kupplung beim Verankern der Lichtleiter.

In Fig.1 ist eine zerlegbare Gießform für das Gießen von Metallhülsen erkennbar, die etwa 10 mm lang sind, einen Durchmesser von 1,5 mm besitzen und im Zentrum eine längsverlaufende Bohrung von 80 ym Durchmesser aufweisen. Die Gießform besteht aus dem zylindrischen Teil 10, dem einsetzbaren Boden 11, dem Deckel 12 und einem Draht 13. Der Draht ist aus nichtrostendem Stahl hergestellt, die anderen Teile aus Polytetrafluoräthylen. Der Draht 13 besitzt einen Durchmesser von 80 pm.und erstreckt sich durch die 80 ym großen Löcher im Boden und Deckel. Der Boden 11 besitzt einen zylindrischen Zapfen 14, der in die Bohrunn des zylindrischen Teiles 10 paßt und der Deckel 12 ist mit

609850/0743

J.Lees 17-4-4

einem Rand 15 versehen, der auf das zylindrische Teil paßt. Der Innendurchmesser des zylindrischen Teils beträgt 1,55 mm. Der Draht ist durch ein an seinem unteren Ende befestigtes Gewicht gespannt, und die gesamte Vorrichtung ist in einem mit heißem Wasser 18 gefüllten Becher 17 angeordnet, wo sie freitragend an dem Draht hängt. Der Deckel - durch Reibung gehalten - befindet sich kurz oberhalb des zylindrischen Teils. Eine (nicht gezeinte) Bronzestückchen enthaltende Injektionsspritze wird in das heiße Wasser eingetaucht. Wenn die Bronze geschmolzen ist, wird sie aus der Injektionsspritze in die Gießform eingespritzt, wobei das Wasser in der Gießform verdrängt wird. IJach dem Füllen der Gießform mit dem geschmolzenen Metall wird der Deckel über das obere Ende geschoben, wodurch der Draht genau im Zentrum fixiert wird. In diesem Zustand wird die Gießform, immer noch am Draht aufgehängt, aus dem heißen Wasser herausgenommen und abkühlen gelassen.

Wenn das Metall abgekühlt ist, wird der Draht an beiden Seiten der Gießform abgeschnitten. Deckel und Boden der Gießform werden abgenommen, die gegossene Hülse 19 wird aus der Form ausgestoßen, und der Draht wird aus der Hülse herausgezogen. Wenn beim Abschneiden des Drahtenden keine saubere Schnittkante zustandegekommen ist, sondern ein Grat zurückgeblieben ist, dann ist es notwendig, den Grat an einem Drahtende zu entfernen, damit er die Bohruna der Hülse beim Herausziehen des Drahtes nichtzerkratzt.

Die Hülse mit der 80 \ir starken Bohrung ist für das Koppeln von kunststoffummantelten optischen Glasfasern ausgelegt, die einen Durchmesser von 72 bis 75 ym besitzen,

609850/0743

J.Lees 17-4-4

wenn die Kunststoffhülle entfernt ist. Der Durchmesser der ummantelten Faser beträgt etwa 1 mm. Wie aus Fig.2 ersichtlich, wird vor dem Kuppeln der Lichtleiter von den Enden zweier solcher Lichtleiter 21 und 22 ein Stück der Kunststoffhülle entfernt, so daß dort die blanken Fasern 23 und 24 frei werden.

Die Verfahrensweise beim Abmanteln hängt davon ab, welcher Werkstoff für die Kunststoffhülle verwendet worden ist. Bei Fasern, die mit einer Hülle aus Polypronylen versehen sind, wird man es eher vorziehen, die Hülle abzuschmelzen als sie aufzulösen. Ein Glühdraht, ein Lötkolben oder vorzugsweise eine Heißluftdüse können dafür verwendet werden.

Die beiden blanken Enden 23 und 24 der Quarzfasern werden dadurch für das stumpfe Aneinanderstoßen vorbereitet, daß sie in einer geeigneten Weise mit ebenen Endflächen 25 und 26 versehen werden. Nach einer Methode kann man das dadurch erreichen, daß die Oberfläche der blanken Faser leicht gekerbt sind und anschließend die Faser einer solchen Zugspannung ausgesetzt wird, bis sie bricht. Eine andere Methode besteht darin, die Faser auf eine scharfe Kante, wie die Schneide einer Rasierklinge, zu legen, die Faser an der scharfen Kante dem Funken einer Hochspannungsspule auszusetzen und die Faser dann durch Biegung oder Ziehen zu brechen.

Die d>enen Endflächen 25 und 26 werden an solchen Stellen hergestellt, daß auf jeden Fall die blanken Faserenden 23 und 24 noch etwas langer sind als die halbe Länge der

609850/0743

J.Lees 17-4-4

Bronzehülse 19, damit - wenn die Fasern in die Hülse hineingestellt werden und ihre Enden stumpf aneinanderstoßen nur noch wenig von den blanken Fasern auf beiden Seiten aus der Hülse herausragt. Zuvor wird jedoch ein Stück eines wärmeschrumpfenden Kunststoffschlauches 27 auf das Ende eines Lichtleiters aufgeschoben. Danach werden die beiden blanken Fasern von Hand soweit in die Hülse hineingeschoben, bis ihre Enden etwa in der Mitte der Hülse stumpf aneinanderstoßen. Es ist zweckmäßig, zuvor einen Tropfen einer Flüssigkeit in die Hülse einzubringen, damit zur Verminderung der Reflektionsverluste an den Faserenden eine Glas-Flüssigkeits-Zwischenschicht entsteht und nicht eine Glas-Luft-Zwischenschicht. Dafür wird eine Flüssigkeit benötigt, welche eine geringe Verflüchtigungsneigung und Giftigkeit besitzt und die Kunststoffumhüllung nicht angreift. Eine Flüssigkeit, die diese Voraussetzungen erfüllt, ist Silikonöl, das eine Viskosität von etwa 100 Zentipoise besitzt. Bei vorsichtiaem Vorgehen kann man fühlen, wenn sich die Faserenden in der Hülse berühren. Die Anordnung wird dann zwischen die Backen einer zweiteiligen Lehre gemäß Fig.3 gebracht. Die Lehre ist mit unterschiedlichen Rillen versehen, und zwar der mittlere Teil 31 für das Einspannen des mittleren Teils der Hülse 19 und die äußeren Teile 32 für das Einspannen der Lichtleiter. Die beiden Teile der Lehre werden zusammengeklammert, um die Anordnung in dieser Lage festzuhalten, während die Kopplungsgüte der Verbindung dadurch geprüft wird, daß beobachtet wird, wieviel des Lichtes, das an einem Ende des einen Lichtleiters eingespeist wird, aus dem anderen Ende des anderen Lichtleiters heraustritt. Wenn diese Prüfung zufriedenstellend verlaufen ist, werden die Fasern in der

609850/0743

J.Lees 17-4-4

Hülse befestigt. Eine Methode dafür besteht darin, die Hülse auf die blanken Faserenden zu quetschen. Das Quetschen muß sorgfältig ausgeführt werden, damit die Fasern nicht beschädigt werden. Ein für das Quetschen geeignetes Werkzeug ist eine Backenzange mit einem Paar paralleler Backen mit einer Backenbreite von etwa 1 mm, deren Maulweite durch einen Abstandshalter von ca. 1,3 mm zwischen den Backen begrenzt ist. Die Quetschungen sollen vorzugsweise jeweils etwa 1 mm von den Enden der Hülse eingebracht werden.

Statt eine Quetschverbindung herzustellen, können die Enden der Hülse auch mit einer Heißluftdüse erhitzt werden, so daß sie erweichen und auf die Fasern aufschrumpfen. Eine weitere Methode, die Fasern in der Hülse zu verankern, besteht darin, eine Füllmasse aus einem schnellhärtenden Kleber, wie Cyanacrylatkleber, auf die blanken Fasern dort aufzubringen, wo sie aus den Hülsenenden heraustreten.

Zum Schluß wird der vorher auf einen Lichtleiter aufgesteckte Schrumpfschlauch 27 zurückgeschoben und derart über der Hülse positioniert, daß seine Enden ein kurzes Stück über die Kunststoffumhüllung der Lichtleiter ragen. Der Schrumpfschlauch wird dann mittels einer Heißluftdüse aufgeschrumpft. Wenn die dafür erforderliche Temperatur nahe bei der Schmelztemperatur der Metallhülse liegt, dann wird die Erwärmung nur auf die Enden des Schrumpfschlauches begrenzt, damit diese mit der Kunststoffumhülluna der Lichtleiter verbunden werden.

609850/0743

Claims

J.Lees 17-4-4

Ansprüche

Kupplung für zwei Nachrichtenübertragungs-Lichtleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lichtleiter stumpf aneinanderstoßend in der gerade verlaufenden Bohrung einer Metallhülse stecken, deren Bohrung einen solchen Durchmesser besitzt, daß die Lichtleiter miteinander fluchten.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden der Lichtleiter in einer Flüssigkeit befinden.
3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter mit einer Kunststoffhülle ummantelte Glasfasern sind, bei denen die Kunststoff hülle an- Ende ein kurzes Stück abgesetzt ist.
4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse von einem Stück eines unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden SchrumpfSchlauches umhüllt ist, dessen Enden sich bis auf die Lichtleiter-Kunststoffhülle erstreckt.
5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rietallhülse gegossen ist.
6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Metallhülse eine niedrigere Schmelztemperatur als derjenige der (Glasfasern besitzt.

609850/0743

J.Lees 17-4-4
7. Kupnlung nach den Ansnrücbon 1, 5 um¹ 6, dadurch zeichnet/ '.laß die ^Meta.llhiilse aus Lagerireta] lbronzp besteht.
8. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 7, dadiirch gekennzeichnet , daß die Enden der Metallhülse auf die Glasfasern aufgeschmolzen sind.
9. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse dadurch mit den Glasfasern verbunden ist, daß sie an Stellen, die von dem stumpf aneinander stoßenden Enden der Glasfasern entfernt liegen, eingedrückt ist.
10. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der i*letallhülsenbohruna ein die Glasfasern umgebender Kleber angeordnet ist.
11. Verfahren zur Herstellung der Metallhülse, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Metallhülsenbohrung beim Gießen der Metallhülse ein sich im Zentrum axial erstreckender Draht mit eingegossen wird.

609850/0743

BAD ORiGiNAL