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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR GLASS FIBER SPLICING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/057588
Kind Code:
A1
Abstract:
Before splicing two glass fibers (FL, FR), their slanted end areas (EL, ER) are drawn close to each other and oriented by turning one of the two glass fibers (FL, FR) around a common longitudinal axis (z) in such a way that the gap between both glass fibers (FL, FR) shows a minimal width. The optimal angle of rotation ($g(f)) is determined from four angles ($g(a)¿1L?, $g(a)¿1R?, $g(a)¿2L?, $g(a)¿2R?) enclosing a first straight line defined by the projection of the fiber end areas (EL, ER) on two planes (E1, E2) and lying in the corresponding fiber end area (EL, ER) with a second straight line oriented perpendicular to the longitudinal axis (z).

Inventors:
ZAMZOW BERT (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/001197
Publication Date:
November 11, 1999
Filing Date:
April 20, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ZAMZOW BERT (DE)
International Classes:
G02B6/255; G02B6/38; (IPC1-7): G02B6/255; G02B6/38
Foreign References:
EP0813081A11997-12-17
US4832438A1989-05-23
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 097, no. 004 30 April 1997 (1997-04-30)
"AUTOMATIC POSITIONING AND ALIGNMENT EQUIPMENT FOR OPTICAL FIBRES", RESEARCH DISCLOSURE, no. 216, 1 April 1982 (1982-04-01), pages 131/132, XP002037997, ISSN: 0374-4353
Attorney, Agent or Firm:
VIERING, JENTSCHURA & PARTNER (Steinsdorfstrasse 6 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Verspleißen von zwei Glasfasern (FL, FR) mit schiefen Endflächen (EL, ER), bei dem die zu verspleißen den Endflächen (EL, ER) der Glasfasern (FL, FR) unter axialer Ausrichtung der Faserkerne (KL, KR) einander genähert und durch Drehen mindestens einer der Glasfasern (FL, FR) mit ei nem Drehwinkel (#) um deren Längsachse (z) so miteinander ausgerichtet werden, daß die Endflächen (EL, ER) einen mög lichst geringen Abstand voneinander aufweisen, worauf sie mit einem thermischen Spleiß miteinander verbunden werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Endflächen (EL, ER) der Glasfasern (FL, FR) optisch auf zwei Ebenen (E1, E2) projiziert werden, die einen Winkel (ß) zueinander bilden und sich parallel zur Längsachse (z) der beiden Glasfasern (FL, FR) erstrecken, daß die Winkel a. zL. a. aR) der Endflächen (EL, ER) der Glasfasern (FL, FR) zur Faserlängsachse (z) in den jeweiligen Ebenen (El, E2) bestimmt werden, und daß durch geometrische Berechnung der Drehwinkel (#) bestimmt wird, um den die Glasfasern (FL, FR) gegeneinander zu verdrehen sind, damit sich der geringstmögliche Abstand zwischen den Endflächen (EL, ER) ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Winkel (ß) zwischen den beiden Ebenen (El, E2) ß = 90 Grad beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in den beiden Ebenen (E1, E2) jeweilige Kameraeinheiten (15,16) angeordnet sind, auf die die Endflächen projiziert werden, und daß die Ausgangssignale der Kameraeinheiten (15, 16) einer Videoauswerteeinheit (17) zugeführt werden, die die geometrische Berechnung ausführt und ein Ausgangssignal liefert, das den Drehwinkel (p) darstellt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durchgekennzeichnet,da daß die Drehung der mindestens einen Faser manuell in Abhängigkeit von einer Anzeige des Ausgangs signals der Videoauswerteeinheit (17) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drehung der mindestens einen Faser mit Hilfe einer motorgetriebenen Faserdreheinheit (10,11) erfolgt, die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Videoauswerteeinheit (17) gesteuert wird.
Description:
Beschreibung Verfahren zum Verspleißen von Glasfasern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verspleißen zweier Glasfasern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Werden Glasfasern durch ein thermischen Spleißverfahren mit- einander verbunden, so hängt die durch die Spleißstelle her- vorgerufene Dämpfung sowohl von der exakten Ausrichtung der beiden Faserkerne, als auch von der Neigung und Orientierung der Faserendflächen ab. Wenn die Faserendflächen vor dem Ver- spleißen derart zueinander orientiert sind, daß sich die Glasfasern entlang einer Mantellinie berühren, sie entlang der diametral gegenüberliegenden Mantelfläche aber einen er- heblichen Abstand voneinander aufweisen, so kommt es aufgrund des Materialdefizites im Bereich des Spaltes zu einem Glas- fluß, der ggf. auch die Faserkerne erfaßt und diese verbiegt.

Der so erzeugte Spleiß weist dann eine erhebliche Dämpfung auf.

In der DE-33 29 293 C2 wird vorgeschlagen, eine der zu ver- spleißenden Glasfasern um ihre Längsachse zu drehen, um so die Breite des zwischen den Faserendflächen vorhandenen Spal- tes zu reduzieren. Zu diesem Zweck werden die Enden der Glas- fasern im Bereich der Spleißstelle mit Hilfe einer optischen Einheit betrachtet und der Spalt durch drehen einer der Glas- fasern minimiert. Dieser Vorgang ist jedoch sehr zeitaufwen- dig und führt häufig nicht zu einem optimalen Ergebnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich der zu einer minimalen Spaltbreite führende Drehwinkel sehr schnell und in optimaler Weise bestimmen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die ab-

hängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der zu einem minimalen Abstand der Faserendflächen führende Drehwinkel durch eine Projektion der Faserendflächen auf zwei Ebenen bestimmt, wel- che einen Winkel einschließen und sich jeweils parallel zur gemeinsamen Längsachse der Glasfasern erstrecken. Mit Hilfe optischer Meßeinrichtungen werden dann die Winkel der beiden Glasfaserendflächen zur gemeinsamen Faserlängsachse gemessen und daraus der optimale Drehwinkel berechnet.

Die Drehung einer der Glasfasern oder beider Glasfasern rela- tiv zueinander um ihre Längsachse kann entweder von Hand oder mit Hilfe mechanischer Dreheinrichtungen erfolgen. Nach ihrer optimalen Ausrichtung werden die Glasfasern dann in bekannter Weise miteinander verspleißt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an- hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 die gegenüberliegenden Enden von zwei miteinander zu verspleißenden Glasfasern, Figur 2 die beiden Glasfasern und deren Projektionen auf zwei senkrecht aufeinander stehende Ebenen, Figur 3 die räumliche Lage der beiden Ebenen und die ihnen zugeordneten Koordinatensysteme, Figur 4 die Projektion der Enden der Glasfasern in der xl-z- Ebene, Figur 5 die Projektionen der Enden der Glasfasern in der x2- z-Ebene und Figur 6 den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 sind zwei Glasfasern FL/FR mit ihren jeweiligen Fa- serkernen KL/KR im Längsschnitt dargestellt, wobei die End- flächen EL/ER der Glasfasern KL/KR die Winkel aL und aR mit

den beiden senkrecht auf der gemeinsamen Faserlängsachse z stehenden Geraden GL bzw. GR einschließen. Die gegenüberlie- genden Endflächen EL/ER definieren einen Spalt SP, dessen Öffnungswinkel mit a bezeichnet ist. Verspleißt man die Glas- fasern KL/KR in dieser Stellung miteinander, kommt es entwe- der zu keiner vollständigen Verschmelzung der Endflächen EL/ER oder es tritt ein in der Zeichnung nach oben gerichte- ter Glasfluß auf, der ggf. die Faserkerne KL/KR erfaßt und diese verbiegt. In jedem der beiden Fälle weist die erzeugte Spleißverbindung eine höhere Dämpfung auf als im Idealfall, wo die beiden Endflächen EL/ER vor dem Verspleißen senkrecht zur Faserlängsachse z orientiert sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die gegenüberliegen- den Enden der Glasfasern FL/FR in der in Figur 2 gezeigten Weise in zwei Ebenen E1/E2 optisch abgebildet oder proji- ziert. Hierbei ist angenommen, daß die Ebenen E1/E2 senkrecht aufeinander stehen, der in Figur 3 definierte Winkel ß somit den Wert ß = 90° besitzt. Die Projektionsebenen E1/E2 können selbstverständlich auch einen von 90° abweichenden Winkelß einschließen wobei die Schnittgerade der Ebenen E1/E2 mit der z-Achse, also mit den Faserlängsachsen zusammenfällt. Während die xl-und die z-Achse die Ebene El aufspannen, definieren die x2-und die z-Achse die Ebene E2.

In den Figuren 4 und 5 sind jeweils die Ebenen E1 und E2 so- wie die darauf projizierten/abgebildeten Faserenden schema- tisch dargestellt.

Aus den Projektionen der beiden Faserenden in die Ebenen E1/E2, lassen sich die vier Winkel alL, alR, a2L und a2R be- stimmen. Hierbei ist jeweils von der xl-bzw. x2-Achse entge- gen dem Uhrzeigersinn ein positiver Winkel definiert.

Unter Verwendung der in den Fig. 4 und 5 definierten Winkel a1L, a1R, a2L und a2R kann man den zu einer optimalen Ausrich-

tung und damit zu einer minimalen Spaltbreite führenden Dreh- winkel (p wie folgt bestimmen : Es sei : T1 = tan@2Ltan@1R - tan@1Ltan@2R T2 = tan@1Ltan@1R + tana2Ltana2R-<BR> tan@1Ltan@2R)cosß(tan@2Ltan@1R_ Ti Mit ç = arctan (-sinß) T2 und sin##sinß#T1+cos##T2= ergibt sich der Drehwinkel T dann zu : (p, falls T320 ç +180°, falls T3<0 und p<0 (j)-180°, falls T3<0 und p>0 Für den in Figur 2 dargestellten Spezialfall ß = 90° gilt demzufolge : tan@2Ltan@1R-T1= tan@1Ltan@2R T2 = tan@2Ltan@2R- T1 arctan#= T2 sin##T1+cos##T2T3= und damit : cp, falls Ts ? 0 ç +180°, falls T3<0 und p<0 (p-180°, falls T3<0 und p>0 Im Falle von ß = 0 oder ß = 180° ist diese Berechnung nicht möglich, da dann beide Ebenen zusammenfallen.

Nach der Bestimmung des optimalen Drehwinkels ç kann eine Ro- tation um die Längsachse z einer der Glasfasern oder beider Glasfasern FL/FR in der in Figur 6 schematisch dargestellten Vorrichtung derart erfolgen, daß die beiden Glasfasern FL/FR um den optimalen Drehwinkel p gegeneinander verdreht werden.

Hierbei ist es im Prinzip ausreichend, eine der Glasfasern stationär zu halten und die jeweils andere Glasfaser um den Winkel (p um die z-Achse zu drehen.

In Figur 6 sind die zu verbindenden, axial ausgerichteten und jeweils in Dreheinrichtung 10/11 eingespannten Glasfasern wieder mit FL und FR bezeichnet. Die nur schematisch darge- stellten Dreheinrichtungen 10/11 sind in vielen konventionel- len Spleißeinrichtungen standardmäßig vorhanden. Wie oben er- wähnt, genügt eine einzige Dreheinrichtung 10/11, um das er- findungsgemäße Verfahren auszuführen. Die von den Beleuch- tungseinrichtungen 13/14 angestrahlten Endbereiche der Glas- fasern FL/FR werden mit Hilfe optischer Systeme 20/21 auf die der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung 13/14 gegenüberliegend angeordneten Kamera-oder Aufnahmeeinheiten 15/16 abgebildet.

Als Aufnahmeeinheiten 15/16 kommen insbesondere sogenannte CCD's in Betracht, deren strahlungsempfindliche Bereiche die Projektionsebenen E1/E2 definieren. Die Auswertung der Aus- gangssignale der Aufnahmeeinheiten 15/16 erfolgt in einer Vi- deoauswerteeinheit 17, welche den berechneten Drehwinkel (p an die zentrale Steuereinheit 19 übergibt. Entsprechend dem vor- gegebenen Drehwinkel (p, veranlaßt-die Steuereinheit 19 bei- spielsweise die Dreheinrichtung 11, die Glasfaser FR um deren Längsachse z zu rotieren und dadurch optimal bezüglich der Glasfaser FL auszurichten. Die Vorrichtung enthält weiterhin Positioniereinheiten 22/23/24 zur Verschiebung der Glasfasern FL/FR in den durch die Pfeile angegebenen Richtungen. Das thermische Verschweißen der Glasfasern FL/FR erfolgt in be- kannter Weise mit Hilfe des von der Einheit 25 angesteuerten Elektrodenpaares 26/27 unter Anwendung des beispielsweise in

telcom report, März 1987, Seiten 240-246 beschriebenen Ver- fahrens.

Selbstverständlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch manuell durchführen. Die Vorrichtung enthält dann ledig- lich die Beleuchtungs-und Abbildungssysteme, die zur axialen Ausrichtung und zum thermischen Verspleißen erforderlichen Komponenten sowie die Videoauswerteeinheit, wobei letztere den optimalen Drehwinkel ç berechnet und anzeigt. Der Bedie- ner der Vorrichtung muß dann eine der Glasfasern um den vor- gegebenen Winkel solange drehen, bis die Glasfasern optimal ausgerichtet sind.