DE69226044T2

DE69226044T2 - Glasfaserstecker

Info

Publication number: DE69226044T2
Application number: DE69226044T
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa C/O Nec Corporation Minato-Ku Tokyo Tanisawa; Tetsuji C/O Nec Corporation Minato-Ku Tokyo Ueda
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2012-04-25
Also published as: EP0510703A2; CA2066974A1; DE69226044D1; JPH04326309A; CA2066974C; JP2894866B2; EP0510703A3; US5278928A; EP0510703B1; AU1513592A; AU647610B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Glasfaserstecker, und insbesondere auf die Ausbildung eines Führungsrohrs eines optischen Glasfasersteckers.
Optische Glasfaserstecker sind Bauelemente, die in fast allen optischen Kommunikationsgeräten oder anderen optischen Anlagen verwendet werden, und sind unverzichtbar für die Kupplung zweier optischer Glasfaser oder einer optischer Glasfaser mit einem Licht emittierendem oder Licht empfangenden Bauelement oder mit ähnlichen Bauelementen.
Ein Beispiel eines herkömmlichen optischen Glasfasersteckers ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei-2-253207 beschrieben. Fig. 4 zeigt einen optischen Glasfaserstecker dieser Bauart, der aus einem Keramikführungsrohr 2 besteht, und eine Buchse 3 aus rostfreiem Stahl hält und sichert den hinteren Teil des Führungsrohres 2 an der vorderen Bohrung 3a der Buchse 3. Das Führungsrohr 2 hat eine mittlere Bohrung mit einer optischen Glasfaser 1, die aus einem Kern und einer Deckschicht besteht.
Das in Fig. 4 mit Referenzzeichen 2 gekennzeichnete Führungsrohr muß aus steifem Material hergestellt werden, wie z. B. eine Keramik, wie in der vorstehenden Veröffentlichung, und es ist ungünstig das Führungsrohr aus billigem und brüchigem Glas herzustellen, da das Glasführungsrohr selbst bei mäßigen äußeren Kräften brechen würde und die Verbindung der optischen Glasfaser 1 zerstören würde. Demzufolge ist ein optischer Glasfaserstecker dieser Bauart aufgrund des teuren Materials für das Führungsrohr teuer.
Außerdem ist es nötig, um das in Fig. 2 dargestellte Führungsrohr 2 herzustellen, die äußere Oberfläche des Führungsrohrs mit hoher Genauigkeit zu schleifen. Wie in Fig. 5 dargestellt wird das Schleifen herkömmlich mit einem Schleifwerkzeug 10 durchgeführt, dessen Position in den Richtungen der Pfeile A einstellbar ist, und mit dem Schleifwerkzeug 10 wirken Haltemittel 9 zusammen, die das Führungsrohr 2 an dessen beiden Enden drehbar halten. Die Werkstücke werden eins nach dem anderen geschliffen, so daß ein Führungsrohr dieser Bauart nicht für Massenproduktion geeignet ist.
Fig. 6 zeigt eine andere Bauart eines herkömmlichen optischen Glasfasersteckers, bei dem eine Glaskapillarröhre 7 für die Aufnahme einer optischen Glasfaser 1 von einer Hülse 8 aus rostfreiem Stahl geschützt wird. Der vordere Teile der Buchse 8 bedeckt vollständig die Kapillarröhre 7 aus brüchigem Material wie z. B. Glas, wodurch der Nachteil des Glasführungsrohres der Bauart von Fig. 4 vermieden wird. Der in Fig. 6 dargestellte optische Glasfaserstecker ist jedoch auch teuer aufgrund der komplizierten Ausbildung der Hülse 8, die die Glaskapillarröhre 7 vollständig aufnimmt, und die das vordere Ende des äußeren Mantels 6 der optischen Glasfaser hält. Bei dieser Ausbildung ist es ebenso nötig, die äußere Oberfläche des Führungsrohres mit hoher Genauigkeit zu schleifen.

ZUSSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen optischen Glasfaserstecker einfacher Bauart bereitzustellen, der mit relativ geringen Kosten hergestellt werden kann und für Massenproduktion geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird ein optischer Glasfaserstecker gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Da das Führungsrohr grundsätzlich aus billigem Glas und einer dünnen Verstärkungsschicht besteht, kann der erfindungsgemäße Glasfaserstecker in Übereinstimmung mit der Erfindung mit relativ geringen Kosten hergestellt werden und ist für Massenproduktion geeignet. Die dünne Schicht, die auf der Oberfläche des Glasführungsrohrs abgeschieden ist, dient zur Verstärkung des Führungsrohrs, das beim praktischem Gebrauch für einen optischen Glasfaserstecker nicht notwendig eine umgebende Schutzhülse benötigt.
Obwohl die theoretische Stärke von Glas im allgemeinen genügend hoch für die Bereitstellung eines Führungsrohrs ist, hängt die tatsächliche Stärke von Glas von Brüchen auf der Oberfläche ab. Wenn Glas beispielsweise Brüche von einer Tiefe von einigen um auf der Oberfläche hat, kann es bei einer Spannung brechen, die einem tausendstel der theoretisch möglichen Spannung für Glas ohne Brüche beträgt.
Da die dünne Schicht auf der Oberfläche des Körpers des Glasführungsrohrs abgeschieden ist, hält sie fest mit der Oberfläche des Glaskörpers zusammen und dient als Verstärkung des Glaskörpers mit der Eigenstärke der dünnen Schicht, und die Festigkeit des Führungsrohrs kann verbessert werden.
Da die dünne Schicht die Oberfläche des Führungsrohrs bedeckt, verhindert sie außerdem Brüche auf der Oberfläche des Führungsrohrs. Die dünne Schicht füllt auch existierende Brüche auf der Oberfläche des Glases. Demzufolge dient die dünne Schicht ebenso als Verstärkung des Glaskörpers, indem die Oberfläche des Glaskörpers bedeckt wird. Nach der Abscheidung einer dünnen Schicht verhindert die Grenzfläche zwischen der dünnen Schicht und dem Glaskörper selbst wenn auf der dünnen Schicht Brüche auftreten, das Eindringen von Brüchen in den Körper des Glasführungsrohrs.
Das Abscheiden einer dünnen Schicht einer Oberfläche des Körpers eines Glasführungsrohrs kann mit zahlreichen Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise Besprühen zum Abscheiden einer dünnen Schicht aus SnO&sub2; und Hydrolyse für die Abscheidung einer dünnen Schicht aus SiO&sub2;, TiO&sub2;, Keramik oder ähnlichem. Zu diesem Zweck kann ebenso stromlose Plattierung, CVD- und PVD- Abscheidung eingesetzt werden.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibungen ihrer beispielhaften Ausführungen besser verstanden werden, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, hierzu zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines optischen Glasfasersteckers einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Herstellungseinrichtung für das Führungsrohr des optischen Glasfasersteckers von Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen optischen Glasfasersteckers;
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Beispiels eines herkömmlichen Glasfasersteckers;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Herstellungsverfahrens des Führungsrohrs von Fig. 4; und
Fig. 6 einen Längsschnitt eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen optischen Glasfasersteckers.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Ausführung eines erfindungsgemäßen optischen Glasfasersteckers. Der Stecker besteht aus einem Glasführungsrohr 11, das in einer Öffnung 12A eine Glasfaser 14 aufnimmt, und eine Buchse 15 (Hülse) hält und sichert das Führungsrohr 11. Die Buchse 15 (Hülse) hält den hinteren Teil des Führungsrohrs 11 an der vorderen Bohrung 15A der Buchse 15. Das Führungsrohr 11 ist mittels Klebstoff fest mit der Buchse 15 verbunden.
Die innere Oberfläche der Buchse 15 ist stufenweise ausgebildet, so daß die Buchse 15 vier Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. Die zweite Bohrung 15B, benachbart der vorderen Bohrung 15A ist mit kleinem Durchmesser ausgebildet, um ein Schutzrohr 16 aufzunehmen, das die optische Faser 14 eines optischen Glasfaserkabels hält. Die dritte Bohrung 15C mit mittlerem Durchmesser nimmt das Schutzrohr 16 und einer Spannungsverstärkung 17 des optischen Glasfaserkabels auf. Die Spannungsverstärkung 17 ist koaxial mit dem Schutzrohr 16 angeordnet und an der inneren Oberfläche der dritten Bohrung 15c mittels Klebstoff befestigt. Die letzte Bohrung 15D mit großem Durchmesser am hinteren Ende der Buchse 15 nimmt einen äußeren Mantel 18 des vorderen Abschnitts des optischen Glasfaserkabels auf.
Das Führungsrohr 11 besteht aus einem Körper 12 aus Glas wie z. B. Borsilikatglas (Na&sub2;Ox B&sub2;OxSiO&sub2;) und eine dünne Schicht 13 ist auf der äußeren Oberfläche des Glaskörpers 12 zur Verstärkung des Körpers 12 abgeschieden.
Der Körper 12 hat eine Öffnung 12A für die koaxiale Aufnahme der optischen Glasfaser 14 mit der äußeren Oberfläche des Führungsrohrs 11. Der Durchmesser der Öffnung 12A entspricht im wesentlichen dem äußeren Durchmesser der optischen Glasfaser 14, so daß die optische Glasfaser 14 von dem Führungsrohr 11 in dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung gehalten wird. Die Oberfläche 12B des hinteren Endes der Öffnung 12A ist durch Ätzen verjüngt, so daß die Faser 14 leicht in die Öffnung 12A eingeführt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine schematische Anordnung eines Beispiels einer Einrichtung zur Herstellung des Führungsrohrs des Glasfasersteckers von Fig. 1, wobei die Einrichtung ähnlich einer Einrichtung zur Herstellung eines optischen Glasfasers ist. In Fig. 2 wird ein vorgeformtes zylindrisches Glas 21 mit einem entlang seiner mittleren Achse longitudinal ausgebildeten Loch 20 an einem Ende von einer Klemme 19 der vorstehenden Einrichtung über einer Zugoberfläche 22 gehalten, in der das vorgeformte Glas 21 für das Ziehen erhitzt wird. Das vorgeformte Glas 21 wird mittels einer nicht dargestellten Drahtzugmaschine am anderen Ende des zylindrischen Glases 21 durch eine Filmabscheidevorrichtung 23 gezogen, in der eine dünne Schicht auf der äußeren Oberfläche des Glases zur Verstärkung des Glaskörpers ausgebildet wird. Daraufhin wird das Glas mit einer Schneidevorrichtung 24 in eine vorbestimmte Länge geschnitten, die für einen optischen Glasfaserstecker geeignet ist, und so das Führungsrohr 11 hergestellt.
Die dünne Schicht 13 kann mittels Hydrolyseverfahren mit Beschichtung, Trocknung und Brennen durchgeführt werden. Bei dem Hydrolyseverfahren wird das Glasführungsrohr in eine organische Lösung eingetaucht, die einige Prozent Siliziumhydroxid oder organische Verbindungen mit Siliziumalkoxid enthält, und dann langsam aus der Lösung gezogen. Der Körper des Führungsrohrs wird unter Atmosphärendruck einige Minuten bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 100ºC gehalten und dann eine Stunde bei einer Temperatur von einigen hundert Grad Celsius gebrannt, und so eine Wärmereaktion oder Hydrolyse für die Abscheidung einer dünnen Schicht bewirkt. Nach einer langsam durchgeführten Abkühlung ist das gesamte Herstellungsverfahren beendet.
Das Herstellungsverfahren für die Ausbildung einer dünnen Schicht kann einige Male wiederholt werden, so daß eine hohe Verstärkung des Führungsrohrs erreicht wird. Für die praktische Verwendung des Führungsrohrs in einem optischen Glasfaserstecker kann jedoch ein Abscheideverfahren ausreichen. Die Dicke einer dünnen SiO&sub2;-Schicht von beispielsweise 1000 Angström kann mit einem Abscheideverfahren erreicht werden. Ein dünner SiO&sub2;-Film ist vorteilhaft, da er stark auf dem Glaskörper durch die Reaktion mit der Oberfläche des Glaskörpers haftet.
Ein Glasführungsrohr einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Steckers wurde von den Erfindern mittels dem nachstehenden Verfahren hergestellt:
Zuerst wurde ein Körper eines Führungsrohrs ausgebildet, in dem ein erwärmtes zylindrisches Borsilikatglas gezogen wurde, und dann langsam auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Daraufhin wurde der Körper des Führungsrohrs in eine Alkohollösung mit kolloidalem Silikat eingetaucht. Der Körper des Führungsrohrs wurde dann langsam 100 mm/sec. herausgezogen, und dann bei Raumtemperatur getrocknet. Daraufhin wurde der Körper des Führungsrohrs eine Stunde bei einer Temperatur von 500ºC gebrannt. Schließlich wurde das Führungsrohr natürlich abgekühlt.
Mittels dem vorstehenden Verfahren wurde eine dünne SiO&sub2;-Schicht auf der Oberfläche des Körpers des Glasführungsrohrs abgeschieden. Das mit diesem Verfahren hergestellte neue Glasführungsrohr hat gegenüber einem Glasführungsrohr ohne eine derartige Schicht eine um 30% stärkere Biegestärke.
Chemische Abscheideverfahren ermöglichen beispielsweise die Ausbildung einer dünnen ZrO&sub2;-Schicht bei einer Brenntemperatur zwischen 300 und 800ºC und eine dünne W&sub2;C-Schicht bei einer Brenntemperatur zwischen 400 und 700ºC.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen optischen Glasfasersteckers. Dieser Stecker besteht aus einer Muffe 25 aus einem Führungsrohr 11 und einer Buchse 26. Das Führungsrohr 11 ist das gleiche wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführung von Fig. 1, und die Hülse 26 ist nur mit einer ersten und zweiten Bohrung 26A und 26B ausgebildet und hat eine kleinere Länge als die in Fig. 1 dargestellte Hülse 15. Der äußere Durchmesser der Hülse ist an dem hinteren Ende der Hülse 26 verringert, so daß die Spannungsverstärkung 17, die sich von dem inneren Ende einer äußeren Ummantelung 18 des optischen Glasfaserkabels erstreckt zwischen der verringerten äußeren Oberfläche der Hülse 26 und der inneren Oberfläche der Muffe 25 mittels einer radial nach innen wirkenden Kraft an der äußeren Oberfläche der Muffe 25 gehalten wird.
Ein Körper des Führungsrohrs wird vorzugsweise aus billigem Silikatglas, insbesondere Borsilikatglas hergestellt, das leicht herzustellen ist. Das Material des Körpers des Führungsrohrs ist jedoch nicht auf Silikatglas beschränkt und es kann auch Quartzglas verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungen eines erfindungsgemäßen Glasfasersteckers wurden nur beispielhaft beschrieben und zahlreiche weitere Abwandlungen und Veränderungen können vorgenommen werden ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Glasfaserstecker bestehend aus einem Führungsrohr (11) für die Aufnahme einer Glasfaser (14) entlang seiner Mittelachse, wobei der Körper (12) des Führungsrohrs (11) aus Glas hergestellt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

auf der Oberfläche des Körpers eine dünne Schicht (13) abgeschieden ist, die die Biegungsstärke des Führungsrohrs (11) verstärkt, indem sie Risse in der Oberfläche des Körpers füllt.

2. Glasfaserstecker nach Anspruch 1, bei dem das Glas Borsilikatglas ist.

3. Glasfaserstecker nach Anspruch 1, bei dem das Glas Quartzglas ist.

4. Glasfaserstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die dünne Schicht (13) aus einem Oxid gebildet ist.

5. Glasfaserstecker nach eine der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die dünne Schicht (13) aus SiO&sub2; zusammengesetzt ist.

6. Glasfaserstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dicke der dünnen Schicht (13) wenigstens ungefähr 10000 um (1000 Angström) beträgt.

7. Glasfaserstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die dünne Schicht (13) durch Hydrolyse gebildet ist.

8. Glasfaserstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die dünne Schicht (13) durch chemisches Abscheiden aus der Gasphase (CVD) gebildet ist.

9. Glasfaserstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, außerdem bestehend aus einer Buchse (3) für die Führung des Führungsrohrs (11) an dem vorderen Ende der Buchse (3), und aus einer Muffe für die Halterung eines Spannteilstücks (17) zwischen der Muffe und dem hinteren Ende der Buchse (3).