DE69006113T2

DE69006113T2 - Verbinder für Lichtwellenleiter.

Info

Publication number: DE69006113T2
Application number: DE90112068T
Authority: DE
Inventors: David L Dean
Original assignee: Siecor Corp
Current assignee: CCS Holdings Inc
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2010-06-26
Also published as: US4923274A; JP2893206B2; JPH0364711A; EP0405418B1; DE69006113D1; EP0405418A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbinder für zwei Lichtwellenleiter oder einen Lichtwellenleiter und Geräte zur Aussendung oder zum Empfang von Licht.
Das Dokument US-A-4 787 704 (Knecht et al) beschreibt eine Lichtwellenleiterspleißstelle, bei der Innenkörper, die alle elastische Oberflächen haben, um die Spieißverluste zu verringern, Lichtwellenleiter zusammendrücken. Wie beschrieben, ist es notwendig, eine Quetschoperation durchzuführen oder ein Klebemittel zu verwenden, um die Spleißstelle dauerhaft zu machen.
Das Dokument US-A-4 755 018 (Heng et al) beschreibt einen Verbinder bei dem der radiale Druck durch die Rotation zweier äußerer Klemmringe ausgeübt wird, die nockenförmige innere Oberflächen haben. Keines der Faserzentrierglieder, die in diesem Dokument offenbart sind, ist mit elastischen Oberflächen versehen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Verbinder zur Positionierung eines Lichtwellenleiters vorgesehen, enthaltend ein Gehäuse, im Gehäuse angeordnete Innenteile zum Zentrieren eines Wellenleiterendes in dem Gehäuse, und Druckvorrichtungen zum Ausüben eines radial einwärtsgerichteten Drucks auf die Innenteile, mit dem Kennzeichen, daß wenigstens eines der Innenteile eine den Lichtwellenleiter erfassende Oberfläche mit einer elastischen Beschichtung und wenigstens ein weiteres der Innenteile eine den Lichtwellenleiter erfassende Oberfläche ohne elastische Beschichtung aufweisen.
Wenn auf die Zentrierglieder Druck ausgeübt wird, ist festgestellt worden, daß die Lichtwellenieiter durch das unbeschichtete Zentrierglied in die elastische Beschichtung hineingedrückt werden, was ein verbessertes Spleißverhalten im Hinblick auf die durch mechanische Spannung, Stoß oder Temperaturänderung verursachte Abschwächung betrifft, im Vergleich mit vorbekannten Spleißstellen, bei denen entweder alle der Zentrierglieder oder keines der Zentrierglieder eine elastische Beschichtung haben.
In einem Ausführangsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die elastische Beschichtung eine Abriebbeständigkeit von nicht mehr als 10mg Verlust nach 1000 Zyklen und einen Kompressionswert von 25 bis 40 %.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Druckvorrichtung einen Ring, der eine von dem Gehäuse getragene nockenförmige innere Oberfläche aufweist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiei der vorliegenden Erfindung hat das Gehäuse einen Schlitz und das Lichtwellenleiterzentrierglied eine durch den Schlitz hindurchragende Rippe: der Ring wird von dem Gehäuse behalten und hat eine Innenwand, die in Aufeinanderfolge am Umfang einen ersten, zweiten und dritten inneren Durchmesser aufweist, wobei der dritte Innendurchmesser kleiner als der erste Innendurchmesser und der zweite Innendurchmesser kleiner als der dritte Innendurchmesser ist.
Der Ring wird vorteilhaft drehbar im Gehäuse gehalten, wodurch eine Drehung des Rings den radial einwärtsgerichteten Druck auf ein Lichtwellenleiterzentrierglied durch Nockenwirkung auf die Rippe ausübt, wenn der Ring von der ersten an die zweite Durchmesserposition und in eine geschlossene Position rotiert, wenn das Gebiet der dritten Durchmesserposition erreicht ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der verbesserte Lichtwellenleiterverbinder ein transparentes Gehäuse mit ersten und zweiten Schlitzen. Das Gehäuseinnere trägt ein Bodenteil mit ersten und zweiten Rippen, die durch den ersten und zweiten Schlitz hindurchragen, und das Bodenteil hat auch eine Nut gegenüber den Rippen zum Tragen erster und zweiter Glasstäbe, die mit elastischem Material beschichtet sind. Über die Stäbe ist ein transparentes Oberteil gesetzt; das Oberteil hat keine elastische Beschichtung. Über die erste und die zweite Rippe ist jeweils ein erster und zweiter Klemmring gelegt. Jeder Klemmring hat eine nockenförmige innere Oberfläche, sodaß eine Drehung der Klemmringe relativ zu den Rippen die Rippen radial zusammendrückt, unter Zentrierung der Lichtwellenleiter, die zwischen den beschichteten Stäben und dem transparenten Oberteil in dem Verbinder gehalten werden. Ein weiteres Merkmal ist, daß die Klemmringe aufeinanderfolgend erste, zweite und dritte innere Durchmesser haben, wobei der dritte Innendurchmesser kleiner als der erste Innendurchmesser und der zweite Innendurchmesser kleiner als der dritte Innendurchmesser ist; dies ermöglicht dem Montör, die Klemmringe relativ zu den Rippen in die erste Innendurchmesserposition zu drehen, die die offene Position genannt wird, was das Einsetzen von Lichtwellenleitern erlaubt; Drehung der Klemmringe in den Bereich des zweiten inneren Durchmessers erzeugt radial einwärtsgerichteten Druck auf die Rippen, wodurch die Lichtwellenleiter zentriert werden; und Drehung in die dritte Position gibt dem Verbinder eine stabile geschlossene Position, die kaum gestört wird, wenn nicht absichtlich Drehmoment auf die Klemmringe ausgeübt wird, um den Verbinder wieder zu öffnen.
Ein weiteres interessantes Merkmal dieses Verbinders ergibt sich Dank der elastischen Beschichtung der ersten und zweiten Stäbe und des Fehlens einer elastischen Beschichtung auf dem Oberteil; wenn der Verbinder geschlossen ist, werden die darin getragenen Lichtwellenleiter in das elastische Material gedrückt, das die ersten und zweiten Stäbe beschichtet. Die dadurch bereitgestellte senkrechte Kraft gibt dem Verbinder Stabilität gegen auf den Lichtwellenleiter ausgeübte Längszugkräfte; es wurde gefunden, daß diese Zugfestigkeit erhalten bleibt, selbst wenn die Klemmringe in eine offene Position zurückgedreht werden, was ein Anzeichen für eine gewisse Oberflächenverbindung zwischen dem Lichtwellenleiter und dem elastischen Material ist, das die ersten und zweiten Stäbe beschichtet. Ein Test zeigt eine Zunahme der Abschwächung von nicht mehr als 0,03dB bei Ausübung von einem Pfund Spannung (4,5 Newton pro m²) für eine Sekkunde, selbst wenn die Klemmringe entfernt wurden.
Die Endabschnitte des Verbinders enthalten ebenfalls interessante Merkmale. An jedem Ende ist eine kappenförmige Dichtungshülse angeordnet, die im Inneren eine Höhlung zum Einsetzen eines beschichteten Lichtwellenleiters aufweist. Hersteller von Lichtwellenleiterkabeln versehen oft die Fasern mit Beschichtungen, wobei die Dicke der Beschichtung von der beabsichtigten Verwendung der optischen Faser abhängt. Es kann daher nötig sein, in einem einzigen Verbinder Lichtwellenieiter mit Beschichtungen verschiedener Dicken anzuordnen. Zwei häufig auftretende Dicken sind 250 und 900 Mikron. Daher haben die Dichtungshülsen einen inneren Durchmesser, der gerade genügt, um eine 900 Mikron dicke beschichtete optische Faser einzusetzen. Auf Wunsch können äußere Einführungen in die Dichtungshülsen eingesetzt werden, die einen Außendurchmesser von etwa 900 Mikron und einen Innendurchmesser haben, um eine 250 Mikron optische Faser aufzunehmen. Daher wird die optische Faserbeschichtung, ohne Rücksicht darauf welche Type von beschichteter optischer Faser verwendet wird, nur gerade in den vorgesehenen Platz passen. Ferner sind Endmuttern vorgesehen. Wenn die Endmuttern mit Hilfe von Gewinden auf dem Gehäuse festgezogen werden, wird auf die Dichtungshülsen Druck ausgeübt, was sie veranlaßt, fest gegen die Endmuttern, das Gehäuse und entweder die Faserbeschichtung oder die wahlweise verwendeten äußeren Einführungen zu drücken, was eine Endoberfläche erzeugt, die wesentlichen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gibt. Außerdem sind um die Klemmmittel Dichtungsringe vorgesehen um zusätzlichen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu geben.
Die vorliegende Erfindung wird in der beigefügten Zeichnung beispielsweise dargestellt, worin
Fig. 1 eine perspektifische Ansicht eines Verbinders für Lichtwellenleiter entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist:
Fig. 2 ein Längsschnitt entlang der Linien 2-2 der Fig. 1 ist; und
Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linien 3-3- der Figur 1 ist.
Die Figuren zeigen einen Verbinder 5, der beschichtete Lichtwellenleiter 15, 14 Ende auf Ende miteinander verbindet. Wegen der Unterschiede in der Beschichtungsdicke hat der beschichtete Lichtwellenleiter 15 einen äußeren Durchmesser von 900 Mikron, während der beschichtete Lichtwellenleiter 14 einen Außendurchmesser von 250 Mikron hat. Infolge der kleineren Abmessung des beschichteten Lichtwellenleiters 14 tritt der Lichtwellenleiter 14 zuerst durch eine äußere Einführung 8, die einen Außendurchmesser von ungefähr 900 Mikron und einen Innendurchmesser von etwas größer als 250 Mikron hat, um dem beschichteten Lichtwellenleiter 14 das Hindurchtreten zu ermöglichen.
Nachdem die Beschichtung von den Endabschnitten 35, 36 der zu verbindenden Lichtwellenleiter entfernt wurde, treten sie in den Breich, der von dem transparenten Gehäuse 13 umschlossen ist. Das transparente Gehäuse hat Schlitze 11, 22. Diese Schlitze sind dazu vorgesehen, den Durchtritt einer Rippe 17 und einer anderen Rippe zu ermöglichen, die, wie dargestellt, an dem Bodenteil 16 befestigt ist, das innerhalb des Gehäuses 13 gehalten ist. Das Bodenteil 10 hat gegenüber der Rippe 17 ebenfalls einen Schlitz zur Aufnahme von Glasstäben 30, 31, die mit elastischem Polyesterurethanmaterial 18, 23 beschichtet sind. Das bevorzugte Polyesterurethanmaterial zu dieser Zeit isi PS27-204, erzeugt von Morton Thiocol mit folgenden Eigenschaften: Härte 90 - 95A, spezifisches Gewicht 1,19, Zugfestigkeit 10.000 PSI (1,45 Newton/m²), Längungsmodul bei 100% bei 1600 PSI (0,23 Newton/m²); Längung 400%, Reißfestigkeit 450 PSI (0,07 Newton/m²); Kompressionswen 25 - 40%; und Abriebbeständigkeit von 10mg Verlust pro 1000 Zyklen. Diese beschichteten Stäbe liegen Seite an Seite innerhalb des im Bodenteil 16 vorgesehenen Schlitzes. Über die Stäbe 30, 31 ist ein transparentes Oberteil 24 gelegt, das angrenzend an die Stäbe 30, 31 eine flache Oberfläche ohne aufgebrachtes elastisches Material aufweist. Nachdem diese inneren Glieder in das Gehäuse 13 eingesetzt sind, können die Lichtwellenleiter zwischen die Glasstäbe 30, 31 und das Oberteil 24 eingeführt werden, bis sie stumpf zusammenstoßen.
Die Wellenleiter 35, 36 müssen nun zentriert werden und eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen längsgerichtete Zugkräfte erhalten. Klemmringe 9, 10 sind um im Gehäuse 13 vorgesehene Vertiefüngen gelegt und stoßen an die Rippen wie 17 des Bodenteils 16. Wie in Figur 3 gezeigt, haben die Klemmringe 9, 10 eine Innenwand, die in Aufeinanderfolge am Umfang einen ersten Innendurchmesser 25. einen zweiten Innendurchmesser 26 und einen dritten Innendurchmesser 27 aufweist, wobei der dritte Innendurchmesser 27 kleiner als der erste Innendurchmesser 25 und der zweite Innendurchmesser 26 kleiner als der dritte Innendurchmesser 27 ist. Wenn die Lichtwellenleiter 35, 36 in den Verbinder eingeführt sind, werden die Klemmringe relativ zum Gehäuse derart gedreht, daß z.B. Rippe 17 neben dem Bereich des ersten Innendurchmessers 25 ist, inder offenen Position. Die Drehung des ersten Klemmrings 9 in den Bereich des zweiten Innendurchmessers 26 erzeugt einen radial einwärts gerichteten Druck auf die Rippe 17 und das Bodenteil 16, was den Lichtwellenleiter 35 zentriert. Eine kleine Vertiefung mit einem dritten Innendurchmesser 27 ist vorgesehen, um dem Verbinder eine stabile geschlossene Position zu geben, wenn die Rippe 17 an dem Bereich des dritten Innendurchmessers 27 anliegt. Ein zweiter Klemmring 10 ist symmetrisch mit dem Klemmring 9 und wirkt in gleicher Weise.
Der Verbinder hat ferner kappenförmige Dichtungshülsen 19, 20 mit Hohlräumen, um ein Objekt mit einem Außendurchmesser von ungefähr 900 Mikron aufzunehmen, wie ein beschichteter Lichtwellenleiter 15 oder eine äußere Einführung 8. Das Gehäuse 13 hat ein Außengewinde, das in die Innengewinde der Endmuttern 6, 7 eingreift. Wenn die Endmuttern 6, 7 festgedreht sind, wird Druck auf die Dichtungshülsen 19, 20 ausgeübt, die aus einem elastischen Material bestehen. Die Dichtungshülsen werden dann gezwungen, entweder den beschichteten Wellenleiter 15 oder das Endglied 18 fest zu erfassen, was einen wesentlichen Grad von Schutz gegen Eindringen von Feuchtigkeit ergibt. Dichtungsringe wie 11, 12 können ebenfalls verwendet werden, um weiteren Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu geben, indem sie zwischen die Klemmringe 9, 10 und das Gehäuse 13 oder die Endmuttern 6, 7 gelegt werden.
Um einen Verbinder zusammenzusetzen, ist ein Werkzeug wie eine Pinzette nötig, um die in dem Gehäuse 13 enthaltenen kleinen Teile einzusetzen oder zu entfernen. Zum Beispiel wird, bei der Zusammensetzung des Verbinders, das Bodenteil 16 zuerst eingesetzt, so daß seine Rippen wie 17 durch die Schlitze 21, 22 hindurchtreten. Das Bodenteil 16 enthält vor dem Einsetzen beschichtete Glasstäbe 30, 31; das Oberteil 24 kann dann eingesetzt werden. Dichtungshülsen 19, 20 werden innerhalb der Endmuttern 6, 7 eingesetzt. Die Beschichtung wird von dem Wellenleiter 35, 36 über eine solche Länge entfernt, daß in dem Bereich der beschichteten Glasstäbe 30, 31 keine Beschichtung des Wellenleiters vorhanden ist. Eine äußere Einführung 8 wird um einen kleineren beschichteten Wellenleiter 14 gelegt und die Wellenleiter 35, 36 werden eingesetzt. Der Punkt, wo die Wellenleiter 35, 36 sich treffen, kann sowohl nach Gefühl als auch visuell durch das transparente Gehäuse 13 und das Oberteil 24 bestimmt werden. Die Klemmringe 9, 10 werden in ihre geschlossenen Positionen gedreht, und Endmuttern 6, 7 werden festgezogen, um die Verbindung fertigzustellen und abzudichten. Eine komplette Verbindung wird dadurch ohne die Verwendung von Klebstoffen hergestellt. Der Verbinder kann zerlegt werden, indem man in entgegengesetzter Weise vorgeht, wie es für den Zusammenbau des Verbinders nötig ist.
Die Dichtungsringe 11, 12 können übliche O-Ringe sein. Die Endmuttern 6, 7 können aus Messing oder aus Materialien genügender Härte hergestellt werden. Die übrigen Komponenten, ausgenommen die Glasstäbe 30, 31, können Formkunststoff sein. Es wird angenommen, daß der so beschriebene Verbinder vom Monteur bequem verwendet werden kann, ohne die Verwendung von Klebstoffen, die etwas lästig sein können und Zeit zum Aushärten benötigen. Vermeidet man die Verwendung von Klebstoffen, kann man die Vorrichtung auch als wiederverwendbaren Verbinder ausbilden statt einer permanenten Spleißstelle, um späteren Umbau des Übertragungssystems zu ermöglichen.
Dieser Verbinder zeigt eine Zunahme der Abschwächung von weniger als 0,2 dB, nachdem er 30 Min. lang einer Ultraschallvibration ausgesetzt war, während er in Wasser eingetaucht war bei Temperaturzyklen von -40ºC bis +80ºC.
Es versteht sich, daß Verbinder mit einem Lichtwellenleiter und einer Vorrichtung zum Aussenden oder Empfangen von Licht ebenfalls mit den beschriebenen Vorteilen leicht aufgebaut werden können, und solche Vorrichtungen werden als innerhalb des Erfindungsbereiches liegend angesehen, wie in den Ansprüchen beschrieben.

Claims

1. Verbinder (5) zur Positionierung eines Lichtwellenleiters (14 oder 15), enthaltend ein Gehäuse (13), im Gehäuse angeordnete Innenteile (16, 24, 30, 31) zum Zentrieren eines Wellenleiterendes (35 oder 36) in dem Gehäuse, und Druckvorrichtungen (9 oder 10, 17, 25, 26, 27) zum Ausüben eines radial einwärtsgerichteten Drucks auf die Innenteile (16, 24, 30, 31), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Innenteile (30, 31) eine den Lichtwellenleiter erfassende Oberfläche mit einer elastischen Beschichtung (18, 23) und wenigstens ein weiteres der Innenteile (24) eine den Lichtwellenleiter erfassende Oberfläche ohne elastische Beschichtung aufweisen.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Beschichtung (18, 23) eine Abriebbeständigkeit von nicht mehr als 10 mg Verlust nach 1000 Zyklen und einen Kompressionswert von 25 bis 40 % aufweist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung einen Ring (9 oder 10) enthält, der eine vom Gehäuse (13) getragene nockenförmige innere Oberfläche (25, 26, 27) aufweist.

4. Verbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) einen Schlitz (21 oder 22) und das Lichtwellenleiterzentrierglied (16) eine durch den Schlitz hindurchragende Rippe (17) hat, der Ring (9 oder 10) von dem Gehäuse getragen wird und die innere Oberfläche eine Innenwand ist, die in Aufeinanderfolge am Umfang einen ersten, zweiten und dritten Durchmesser (25, 26, 27) aufweist, wobei der dritte Innendurchmesser (27) kleiner als der erste Innendurchmesser (25) und der zweite Innendurchmesser (26) kleiner als der dritte Innendurchmesser (27) ist.

5. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (9 oder 10) drehbar vom Gehäuse (13) getragen ist, wodurch eine Drehung des Rings den radial einwärtsgerichteten Druck auf ein Lichtwellenleiter- Zentrierglied (16) durch Nockenwirkung auf die Rippe (17) ausübt, wenn der Ring von der ersten (25) zur zweiten (26) Durchmesserposition und in eine geschlossene Position rotiert, wenn das Gebiet der dritten Durchmesserposition (27) erreicht ist.