DE4202931A1 - Steckverbindung zwischen zwei lichtwellenleitern eines optischen kabels und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung zwischen zwei Lichtwellenleitern eines optischen Kabels, bei der die Enden der Lichtwellenleiter in Kupplungsteilen fixiert sind und die Kupplungsteile derart miteinander verbunden sind, daß über die Stirnflächen der Lichtwellenleiter ein optischer Kontakt für die Kerne der optischen Fasern sichergestellt ist.

Optische Steckverbindungen werden in letzter Zeit auch außerhalb der optischen Nachrichtentechnik in großen Stückzahlen verwendet. Insbesondere die Computerhersteller setzen zunehmend optische Verbindungskabel ein, die gegenüber den bisher üblichen Koaxialkabeln weniger anfällig in Bezug auf induktive Störsignale sind. Bei ziemlich hohen Bitraten werden unterschiedliche Pfade für das Senden und Empfangen verwendet. Deshalb besteht ein Bedarf an sogenannten Duplex- Steckern, für die Verbindung der optischen Fasern, welche die Pfade bereitstellen. Solche Duplex-Stecker sollen miteinander verbindbar sein andererseits aber auch an optische Datenendgeräte anschließbar sein.

Bei optischen Duplexsteckern nach der FDDI-Norm (Fiber Data Distribution Interface) handelt es sich um hochwertige und dementsprechend kostspielige Steckverbindungen, die als typische Werte eine Einfügedämpfung von etwa 0,1 dB und eine Rückflußdämpfung von 30 dB aufweisen. Diese Werte lassen sich mit üblichen PC (Physical-Contact) Steckverbindungen realisieren. Die Anforderungen an die Einfügedämpfung sind hoch, an die Rückflußdämpfung werden nur moderate Forderungen gestellt, weil im EDV-Bereich generell in Digitaltechnik gearbeitet wird.

Bei den FDDI-Doppelsteckern ist jede Faser für sich in einem Präzisionsstift gefaßt und wird über eine hochgenaue Hülse mit der Gegenfaser zusammengeführt. Der Aufbau ist mit zwei Stiften und zwei Hülsen einem üblichen Elektrostecker nachempfunden. Diese Hülsen sind sehr eng tolerierte Präzisionshülsen. Sie haben meist die Form eines zylindrischen Führungsstiftes aus Metall oder Keramik mit einer genauen Bohrung zur Aufnahme der Faser. Die Faser wird üblicherweise in der Bohrung durch Kleben fixiert. Da beim Übergang von flüssig nach fest beim Kleber eine Volumenänderung stattfindet, ist es nicht möglich, die Faser zu positionieren und exakt in dieser Lage zu fixieren. Die im Mikrometerbereich liegenden Lageänderungen reichen bei Einmodensteckverbindungen jedoch aus, die Dämpfung stark zu erhöhen. Deshalb wird vielfach der Stecker auf genaues Maß nachgearbeitet und zwar entweder durch Anschleifen von Referenzflächen zum Faserkern, oder durch konzentrisches Abdrehen des Außendurchmessers zum Faserkern oder durch Rundschleifen. Der Aufwand zur Herstellung einer Steckverbindung für Einmodenfasern ist also sehr hoch und die Herstellung eines Doppelsteckers entsprechend zweimal so hoch.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Doppelsteckerkonstruktion anzugeben, die den gleichen Aufwand wie für einen Einfachstecker erforderlich macht, die wesentlich kompakter als die bisherigen Konstruktionen ist und die weniger zu Verwechselungen beim Anschließen führt.

Diese Aufgabe wird bei einer Steckverbindung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Enden von zwei optischen Fasern miteinander verschmolzen sind und das gemeinsame Ende in dem Kupplungsteil fixiert ist.

Dabei hat es sich in Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, daß der Durchmesser des gemeinsamen Endes gleich dem Durchmesser einer optischen Faser ist. Der Durchmesser von Einmodenfasern beträgt 125 µm. Wenn der Durchmesser des gemeinsamen Endes ebenfalls 125 µm beträgt, dann können die für Einzelstecker verwendeten Kupplungsteile auch für Doppelsteckverbindungen eingesetzt werden, wodurch sich eine Ersparnis ergibt. Der Durchmesser des gemeinsamen Endes kann jedoch auch größer sein.

Die Länge des gemeinsamen Endes ist zweckmäßigerweise zwischen 5 und 15 mm, wobei hier der zylindrische Bereich gemeint ist. Diese Länge ist erforderlich, damit das gemeinsame Ende in der Bohrung des Kupplungsteils geführt werden kann und aus der Bohrung herausragt.

Wesentlich bei der Erfindung ist, daß die Kerne der beiden optischen Fasern im gemeinsamen Ende beibehalten sind und ihr Profil etwas abgeflacht und vergrößert ist. Die Übersprechdämpfung sollte höher als 40 dB liegen. Durch die Abflachung bzw. Vergrößerung der Kernprofile wird eine Aufweitung des Modenfelddurchmessers erreicht, was zu verminderten Justiertoleranzen führt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Einmodenfasern eines optischen Kabels am Ende des Kabels unter Zugspannung miteinander verschmolzen werden, bis im mittleren Bereich eine im Querschnitt nahezu kreisförmige Schmelzzone mit einem Durchmesser entstanden ist, der dem Durchmesser einer Einmodenfaser entspricht, und die eine Länge von in etwa 10-30 mm aufweist, daß der verschmolzene Bereich nach dem Abkühlen in etwa in der Mitte durchtrennt wird und die durchtrennten Enden in den Kupplungsteilen fixiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die bei der Herstellung von Schmelzkopplern bekannte Technologie verwendet, d. h. die Fasern werden in paralleler Anordnung zueinander bis auf Schmelztemperatur erhitzt und gemeinsam in Längsrichtung gezogen, wobei jedoch im Gegensatz zur Kopplerherstellung eine Übersprechdämpfung zwischen den Fasern von wenigstens 40 dB aufrechterhalten bleiben muß. Wesentlich ist, daß beim Verschmelzen und Ziehen die Kernprofile der optischen Fasern abgeflacht und vergrößert werden.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist ein optisches Kabel 1 dargestellt, welches beispielsweise als Verbindungskabel in einem lokalen Netz (LAN) verwendet werden kann. Das Kabel 1 besteht aus zwei Lichtwellenleitern 2 und 3, die innerhalb eines Schlitzröhrchens 4 aus Kunststoff untergebracht sind. Auf dem Kunststoffröhrchen 4 befindet sich eine Zugentlastungsschicht 5 z. B. aus Aramidfasern. Auf der Schicht 5 befindet sich ein extrudierter Kunststoffmantel 6.

Das Kabel 1 weist an seinen beiden Enden Kupplungsteile 7 und 8 auf, die üblicherweise Stecker sind. Bei den Steckern 7 und 8 handelt es sich um marktübliche Stecker, d. h. sie weisen Mittel zur Zugentlastung, zum Knickschutz, zur festen Verbindung etc. auf.

Wie aus Fig. 2 deutlicher hervorgeht sind die Lichtwellenleiter 2 und 3 bzw. die in ihnen befindlichen Einmodenfasern 9 und 10 an ihrem Ende 11 miteinander verschmolzen. Hierzu werden die Enden parallel nebeneinandergelegt und bei leichtem Anpreßdruck auf Schmelztemperatur des Materials der Einmodenfaser erwärmt und gleichzeitig in Längsrichtung gezogen. Dabei verschmelzen die Einmodenfasern 9 und 10 über eine bestimmte Länge miteinander. Es bildet sich ein Bereich 11 mit nahezu kreisrundem Querschnitt. Der Schmelzprozeß wird abgebrochen, wenn die Verschmelzung fertig ist und sich der gewünschte Außendurchmesser in den Bereich 11 eingestellt hat. Wünschenswerterweise ist der Durchmesser im Bereich 11 gleich dem Durchmesser einer Einmodenfaser 2 bzw. 3 d. h. 125 µm, so daß übliche Stecker verwendet werden können. Die Länge der Schmelzzone sollte zwischen 15 und 30 mm liegen. Beim Schmelzprozeß ist darauf zu achten, daß die Kerne 9a und 10a erhalten bleiben und die Übersprechdämpfung höher als 40 dB liegt. Sollte dieser Wert nicht bei einem Durchmesser von 125 µm erreichbar sein, können auch größere Durchmesser z. B. 150 µm eingestellt werden. Das hat jedoch zur Folge, daß besondere Stecker mit einer Führung für die Faser deren Durchmesser z. B. 150 µm beträgt.

Nach Fertigstellung der Schmelzzone wird der Schmelzzonenbereich abgekühlt und die Schmelzzone ungefähr in der Mitte durchtrennt. Der Bereich 11 hat dann eine Länge von in etwa 5 bis 15 mm.

Zur Steckerkonfektionierung wird der Bereich 11 in die dafür vorgesehene Führung im Stecker eingeführt und dort verklebt. Nachdem die übrigen Arbeiten für die Steckerkonfektionierung abgeschlossen sind, d. h. Steckerzusammenbau, Zugentlastung, Schleifen der aus der Führung herausragenden Stirnfläche des Bereiches 11, kann der Stecker in an sich bekannter Weise justiert werden, d. h. der Bereich 11 wird konzentrisch zu den Führungsflächen des Steckers angeordnet. Damit sichergestellt ist, daß die Kerne 99 und 100 im Bereich 11 beim Steckervorgang mit den Kernen des entsprechenden anderen Kupplungsteil fluchten, ist es zweckmäßig, die Lage der Kerne 9a und 9b an der Außenfläche des Steckers zu markieren.

Die Fig. 3 zeigt die beiden Einmodenfasern 9 und 10 mit ihren Kernen 9a und 10a voneinander beabstandet.

In Fig. 4 ist der Bereich 11 dargestellt, in welchem die Einmodenfasern 9 und 10 miteinander verschmolzen sind, wobei jedoch die Kerne 9a und 10a erhalten sind. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen hat die Erfindung noch den Vorteil, daß der Platzbedarf des erfindungsgemäßen Duplexsteckers wesentlich geringer ist als der für zwei Einzelstecker.

Claims (7)

1. Steckverbindung zwischen zwei Lichtwellenleitern eines optischen Kabels, bei der die Enden der Lichtwellenleiter in Kupplungsteilen fixiert sind und die Kupplungsteile derart miteinander verbunden sind, daß über die Stirnflächen der Lichtwellenleiter ein optischer Kontakt für die Kerne der optischen Fasern sichergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden von zwei optischen Fasern eines optischen Kabels (1) miteinander verschmolzen sind und das gemeinsame Ende (11) in dem Kupplungsteil (7, 8) fixiert ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des gemeinsamen Endes (11) gleich dem Durchmesser einer optischen Faser (2, 3, 9, 10) ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des gemeinsamen Endes (11) zwischen 5 und 15 mm beträgt.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (9a, 10a) der beiden optischen Fasern (9, 10) im gemeinsamen Ende (11) beibehalten sind und ihr Profil etwas abgeflacht und vergrößert ist.

5. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersprechdämpfung zwischen den Kernen der Fasern (9, 10) in dem gemeinsamen Ende (11) höher als 40 dB ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer lösbaren Steckverbindung zwischen Lichtwellenleitern, bei dem die Enden der Lichtwellenleiter in Bohrungen bzw. Führungen von Kupplungsteilen eingebracht und dort fixiert werden, die Stirnflächen der optischen Fasern poliert und die Kupplungsteile derart zusammengeführt werden, daß die polierten Stirnflächen einem optischen Kontakt für die Kerne sicherstellen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einmodenfasern eines optischen Kabels am Ende des Kabels unter Zugspannung miteinander verschmolzen werden, bis im mittleren Bereich eine im Querschnitt nahezu kreisförmige Schmelzzone mit einem Durchmesser entstanden ist, der dem Durchmesser der Einmodenfaser (125 µm) entspricht, und die eine Länge von in etwa 10 bis 30 mm aufweist, daß der verschmolzene Bereich nach dem Abkühlen in etwa in der Mitte durchtrennt wird und die durchtrennten Enden in den Kupplungsteilen fixiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verschmelzen die Kernprofile der optischen Fasern abgeflacht und vergrößert werden.