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Title:
SYSTEM FOR PROTECTING THE FRONT SURFACE OF A LIGHT WAVE-GUIDE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/041630
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a system for protecting the front surface (9, 10) of a light wave-guide (1, 2), wherein said system is made in the shape of a coating applied onto said front surface (9, 10). Thanks to this coating, it is possible to avoid the use of covers or flaps generally arranged at the level of the front surface (9, 10) and to protect said front surface (9, 10) against an increase in the transition attenuation.

Inventors:
HAMBURGER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/000154
Publication Date:
August 19, 1999
Filing Date:
January 22, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
HAMBURGER ANDREAS (DE)
International Classes:
G02B6/24; G02B6/38; (IPC1-7): G02B6/38; G02B6/24; G02B6/36
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 030 (P - 816) 24 January 1989 (1989-01-24)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 058 (P - 341) 14 March 1985 (1985-03-14)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 561 (P - 1142) 13 December 1990 (1990-12-13)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 141 (P - 364) 15 June 1985 (1985-06-15)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 097, no. 010 31 October 1997 (1997-10-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 107 (C - 1169) 22 February 1994 (1994-02-22)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schutzvorrichtung für die Stirnfläche (9,10) eines Lichtwellenleiters (1,2), dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung eine Beschichtung der Stirnfläche (9,10) des Lichtwellenleiters (1,2) ist.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zumindest den Bereich der Faserkernstirnflä che des Lichtwellenleiters (1,2) bedeckt.
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung weitgehend temperaturunabhängig ohne Einfluß ist auf die optischen Eigenschaften der Einkopplung von Licht in den Lichtwellenleiter (1,2).
4. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zur Erhöhung des Widerstandes gegen einwir kende mechanische Belastungen aushärtbar ist.
5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung verformungsausgleichende Kriecheigenschaften aufweist.
6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Antiadhäsionseigenschaften aufweist.
7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Verbundwerkstoffen mit anorganischen und organischen Bestandteilen, vorzugsweise aus Nanomeren gebil det ist.
8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zur Gewinnung hydrophober und/oder oleopho ber Eigenschaften mit Netzmitteln, insbesondere perfluorier ten organischen Netzwerkbildnern modifiziert ist.
9. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung als Lack auf die Stirnfläche (9,10) aufge tragen ist.
10. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mittels ultravioletter Strahlung aushärtbare Additive aufweist.
Description:
Beschreibung Schutzvorrichtung für die Stirnfläche eines Lichtwellenlei- ters Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für die Stirnfläche eines Lichtwellenleiters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die optische Nachrichtenübertragung gewinnt aufgrund ihrer vielen Vorteile, wie beispielsweise der Unempfindlichkeit ge- gen störende elektromagnetische Einflüsse zunehmend an Bedeu- tung. Im Bereich der Technik werden zur optischen Nachrich- tenübertragung Lichtwellenleiter eingesetzt, in die an einer Übergangsstelle Licht über beispielsweise eine schnell modu- lierbare LED oder einen Laser eingekoppelt wird.

Im Lichtwellenleiter selbst kommt es beispielsweise aufgrund kleiner Verunreinigungen zu Verlusten, während an der Ober- gangsstelle Verluste in der Form von Übergangsdämpfungen in Erscheinung treten. Das in den Lichtwellenleiter eingekoppel- te Licht wird am anderen Ende des Lichtwellenleiters von ei- nem Detektor empfangen und beispielsweise einer elektroni- schen Schaltung zur Auswertung zugeführt. Wenn die Dämpfung an der Übergangsstelle bestimmte Werte überschreitet, kann der Detektor und die sich anschließende Schaltung die über- tragenen Signale nicht mehr richtig dekodieren.

Zur Vermeidung hoher Ubergangsdämpfungen werden an der Stirn- fläche eines Lichtwellenleiters MaBnahmen in der Form von Schutzkappen oder anderer Abdeckungen getroffen. Diese Kappen werden nach der Herstellung des Lichtwellenleiters auf diesen bzw. auf seine Steckverbindung gesteckt und werden erst dann wieder abgenommen, wenn mit der Steckverbindung des Lichtwel- lenleiters eine Verbindung zu beispielsweise einer Steckver- bindung eines anderen Lichtwellenleiters hergestellt werden soll. Da in dem Augenblick, zu dem die Kappe bereits abgenom-

men worden ist, die Gefahr einer Verunreinigung des Faseren- des und damit die Gefahr einer Erhöhung der Ubergangsdämpfun- gen besteht, sind auch schon Vorschläge bekannt geworden, wo- bei hier beispielsweise die CH 680312 A5 genannt werden kann, Steckverbindungen zu schaffen, die das Verschwenken einer Klappe vorsehen, die sich beispielsweise in einem Buchsen- stecker befindet, wobei bei einer solchen Lösung die Klappe durch das Einführen des Steckers der Steckverbindung in den Buchsenstecker verschwenkt wird.

Es liegt in der Natur der Dinge, daß eine solche Steckverbin- dung einerseits einen erheblichen konstruktiven Aufwand not- wendig macht und andererseits auch anfällig gegen Störungen ist. Wenn beispielsweise die Klappe in dem Buchsenstecker bricht, muß der Lichtwellenleiter zusammen mit seinem Buch- senstecker erneuert werden. Wird anstelle des Buchsensteckers mit der Klappe nur eine einfache Schutzkappe vorgesehen, so liegt die Stirnfläche des Lichtwellenleiters völlig frei und ist daher einer Gefahr von Verunreinigungen ausgesetzt, wenn die Verbindung geöffnet werden muß. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Lichtwellenleiter zur Signalübertra- gung in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird und das Bauteil, in dem der Lichtwellenleiter verläuft, ausgetauscht werden muß, wozu die Steckverbindung des Lichtwellenleiters geöffnet wer- den muß.

Es kommt noch hinzu, daß solche Montagen regelmäßig in einer Umgebung einer Werkstatt oder dergleichen stattfinden, in der die Belastung mit Staub, Wasserdampf oder 01 ausgesprochen hoch ist. Die Stirnfläche eines Lichtwellenleiters, der einer solchen Umgebung ausgesetzt ist, verschmutzt oder wird zer- kratzt, wenn versucht wird, die Stirnfläche beispielsweise mittels eines Tuchs oder dergleichen zu reinigen. Sie ist dann nicht mehr verwendbar und der Lichtwellenleiter muß er- setzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher zur Beseitigung der geschilderten Nachteile die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvor- richtung für die Stirnfläche eines Lichtwellenleiters zu schaffen, die eine Zunahme der Ubergangsdämpfung aufgrund von Verunreinigungen, Kratzern und dergleichen sicher vermeidet.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausführungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein dauerhaf- ter Schutz der Stirnfläche eines Lichtwellenleiters nur über eine Schutzvorrichtung realisierbar ist, die sich ständig an der Stirnfläche befindet.

Erfindungsgemäß ist daher eine Schutzvorrichtung für die Stirnfläche eines Lichtwellenleiters in der Form einer Be- schichtung der Stirnfläche des Lichtwellenleiters vorgesehen.

Als Werkstoff für die Beschichtung können in vorteilhafter Weise Nanomere eingesetzt werden. Es handelt sich bei diesen um Verbundwerkstoffe mit anorganischen und organischen Be- standteilen. Diese bilden über der Stirnfläche des Lichtwel- lenleiters eine sehr dünne Schutzschicht aus, die die Ein- kopplung von Licht in die Faser des Lichtwellenleiters nicht behindert und aufgrund ihrer nachstehend noch näher beschrie- benen Eigenschaften aber dafür sorgt, daß mögliche Verunrei- nigungen nicht haften bleiben und Kratzer an der Stirnfläche des Lichtwellenleiters nicht entstehen oder aufgrund von Selbstheilung wieder ausgeglichen werden.

In vorteilhafter Weise wird die Beschichtung zumindest im Be- reich der Faserkernstirnfläche des Lichtwellenleiters ange- bracht. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn die Stirn- fläche des Lichtwellenleiters beschichtet wird, bevor am Lichtwellenleiter eine Steckverbindung angebracht wird. Ande- rerseits ist es auch möglich, den bereits mit einer Steckver-

bindung versehenen Lichtwellenleiter beispielsweise mittels eines Tauchbades mit der Beschichtung zu versehen, so daß auch die einzelnen Bestandteile der Steckverbindung beschich- tet werden, was aber das Herstellen einer Steckverbindung mit einem anderen Lichtwellenleiter aufgrund der geringen Schichtdicke nicht negativ beeinflußt.

Die Beschichtung ist weitgehend temperaturunabhängig ohne Einfluß auf die optischen Eigenschaften der Einkopplung in den Lichtwellenleiter. Dies ist deshalb von Bedeutung, da Lichtwellenleiter, wie dies vorstehend bereits erläutert wor- den ist, beispielsweise auch zur Signalübertragung in der Ka- rosserie von Kraftfahrzeugen verlegt werden, die hohen Tempe- raturschwankungen und hohen absoluten Temperaturen ausgesetzt sind.

Es hat sich als vorteilhaft heraus gestellt, wenn die Be- schichtung zum Widerstand gegen einwirkende mechanische Bela- stungen aushärtbar ist. Hierzu kann der Verbundwerkstoff mit Additiven versehen sein, die beispielsweise über einen Ein- trag von ultraviolettem Licht für eine Aushärtung der Be- schichtung an der Grenzfläche zur Luft sorgen. Hierdurch er- hält die Beschichtung eine Oberflächenhärte, die das Entste- hen von Kratzern an der Stirnfläche des Lichtwellenleiters vermeidet.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Verbundwerkstoff so auszuwählen, daß er verformungsausgleichende Kriecheigen- schaften aufweist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, daß der Verbundwerkstoff zumindest an der Grenzfläche zur Luft elastisch verformbar ist oder Kriecheigenschaften besitzt, die plastische Verformungen ausgleichen können.

Als weiterer Vorteil hat sich heraus gestellt, wenn die Be- schichtung Antiadhäsionseigenschaften aufweist. Diese Eigen- schaft sorgt an der Grenzfläche zur Luft dafür, daß sich bei- spielsweise Staubpartikel nicht an der Stirnfläche des Licht-

wellenleiters anlagern. Zu diesem Zwecke kann der Verbund- werkstoff elektrisch leitfähig sein, um eine elektrostatische Aufladung der Stirnfläche des Lichtwellenleiters zu vermei- den.

Die bereits angesprochenen Verbundwerkstoffe zur Bildung der Beschichtung besitzen anorganische und organische Bestandtei- le. Die anorganischen Bestandteile sorgen für ein gute mecha- nische Festigkeit, die zur Erzielung einer Abriebfestigkeit der Beschichtung erforderlich ist. Bei den organischen Be- standteilen handelt es sich um Polymerkomponenten, die aus- reichend elastisch sind, um die Bildung von Grenzflächenspan- nungen zwischen der Beschichtung und dem Substrat zu vermei- den und so für eine gute Haftung der Beschichtung am Substrat sorgen.

Zur Signalübertragung eingesetzte Lichtwellenleiter werden oftmals in einer Umgebung eingesetzt, in der es aufgrund der normalen Feuchtigkeit in der Luft zur Bildung von Kondensaten kommen kann, die sich an der Stirnfläche des Lichtwellenlei- ters ablagern und daher zur Vergrößerung der angesprochenen Ubergangsverluste führen. Zur Vermeidung dieses Problems hat es sich als vorteilhaft heraus gestellt, daß die Beschichtung zur Gewinnung hydrophober und/oder oleophober Eigenschaften mit Netzmitteln, insbesondere perfluorierten organischen Netzwerkbildnern modifiziert ist.

Die Bedeutung der oleophoben Eigenschaften läßt sich daran absehen, daß bei der Verwendung der Lichtwellenleiter zur Si- gnalübertragung in der Karosserie eines Kraftfahrzeugs ein Betriebsort vorliegt, der sich durch die Anwesenheit von Ölen auszeichnet. Hier ist insbesondere der bereits oben angespro- chene Fall zu nennen, daß die Steckverbindung zwischen zwei Lichtwellenleitern oftmals in der Umgebung einer Werkstatt geöffnet werden muß, in der die Anwesenheit von Ölen in der Umgebungsluft nicht ausgeschlossen werden kann.

Die Beschichtung kann beispielsweise als Lack in einem Tauch- badverfahren oder mittels Bedampfung auf die Stirnfläche auf- getragen werden.

Die beschriebene Schutzvorrichtung für die Stirnfläche eines Lichtwellenleiters in der Form einer Beschichtung macht die Verwendung von Kappen oder Klappen entbehrlich. Darüber hin- aus sorgt die Beschichtung für einen dauerhaften Schutz der Stirnfläche des Lichtwellenleiters, was bei der üblichen Ver- wendung von Kappen oder Klappen nach dem Entfernen der Kappen oder einen Bruch der Klappen nicht mehr gegeben ist. Die Be- schichtung sorgt dafür, daß der damit versehene Lichtwellen- leiter auch in einer schmutzigen, öligen Umgebung eingesetzt werden kann, ohne daß es zu einer Zunahme der Verluste auf- grund eines Anstiegs der Dämpfung an der Übergangsstelle zum Faserende des Lichtwellenleiters kommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur in einer schema- tischen Darstellung eine Steckverbindung zwischen zwei Licht- wellenleitern, an deren Stirnfläche jeweils eine erfindungs- gemäße Beschichtung vorgesehen ist.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen zwei Lichtwellenleiter 1,2 mit Fasern 3,4 und einer jeweiligen Ummantelung 5,6. Die Ummantelung 5,6 der einzelnen Lichtwellenleiter 1,2 ist je- weils noch von einem Bauteil 7,8 aus Kunststoff umgeben, das zur einfacheren Handhabung des jeweiligen Lichtwellenleiters dient.

Jeder Lichtwellenleiter 1,2 besitzt eine Stirnfläche 9,10, die von einem Gehäuse 11 umgeben ist, welches nur schematisch dargestellt ist und beispielsweise eine Hülse oder auch ein Verbindungsgehäuse einer Stecker/Buchsenverbindung sein kann.

Zwischen den beiden Stirnflächen 9,10 der Lichtwellenleiter 1,2 befindet sich eine Übergangs-oder Ubertragungsstelle

12, an der Licht vom Lichtwellenleiter 1 auf den Lichtwellen- leiter 2 oder umgekehrt übertragen wird. Die in der Zeichnung dargestellte Konfiguration mit zwei Lichtwellenleitern kommt beispielsweise dann zustande, wenn vormontierte Bauteile zu- sammengesetzt werden, in denen jeweils ein Lichtwellenleiter läuft und diese Lichtwellenleiter dann zur Signalübertragung miteinander verbunden werden müssen.

Der Aufbau der Lichtwellenleiter 1,2 ist bekannt und muß da- her im einzelnen nicht näher beschrieben werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es nun, daß die Übergangsstelle 12 nicht die Gefahr von erhöhten Werten der Dämpfung mit sich bringt, auch wenn sie mehrfach geöffnet und wieder geschlossen werden muß.

Dieser Vorteil wird aufgrund der erfindungsgemäßen Schutzvor- richtung in der Form einer Beschichtung der jeweiligen Stirn- fläche der Lichtwellenleiter 1 und 2 erreicht. Zur Anbringung der Beschichtung an der Stirnfläche 9,10 der Lichtwellenlei- ter 1,2 ist es möglich, diese nach ihrer Konfektionierung in ein Tauchbad zu tauchen, welches einen Lack auf Basis eines Lösungsmittels und des Verbundwerkstoffes zur Ausbildung der Beschichtung aufweist.

Bei dem Verbundwerkstoff handelt es sich um Nanomere, das heißt um einen Verbundwerkstoff aus anorganischen und organi- schen Bestandteilen. Die anorganischen Bestandteile sorgen nach der Aushärtung des Lacks für eine gute mechanische Fe- stigkeit gegen Abrasion, während die organischen Polymerkom- ponenten für eine ausreichende Elastizität sorgen, um Span- nungen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und der Faser oder der Faser mit samt seiner Umhüllung aus Kunststoff zu vermeiden.

An den Stirnflächen 9,10 ist in der dargestellten Ausfüh- rungsform eine Beschichtung angeordnet, die aus einem Ver-

bundwerkstoff in der beschriebenen Weise besteht, der mit perfluorierten organischen Netzwerkbildnern modifiziert wor- den ist, um hydrophobe und oleophobe Eigenschaften der Be- schichtung an ihrer Oberfläche zu erreichen. Hierdurch wird der mit einer solchen Stirnfläche ausgerüstete Lichtwellen- leiter unempfindlich gegen eine wasser-und ölhaltige Umge- bung. Der beschriebene Verbundwerkstoff besitzt oberflächen- aktive Komponenten, die sich während der Aushärtung an der Grenzfläche der Beschichtung zur Luft anreichern, um für eine ausreichend harte Oberfläche der Beschichtung zu sorgen und an der Grenzfläche der Beschichtung zur Stirnfläche verarmen und so für eine gute Haftung des Beschichtungswerkstoffs an der Stirnfläche zu sorgen. In der dargestellten Ausführungs- form wurde der Verbundwerkstoff zur Ausbildung der Beschich- tung an der jeweiligen Stirnfläche der Lichtwellenleiter mit ultravioletter Strahlung zur Härtung behandelt.

Die auf diese Weise behandelten Stirnflächen der Lichtwellen- leiter sind unempfindlich gegen Verunreinigungen und mechani- sche Beeinflussung beispielsweise in der Form von Kratzern.

Wenn die Übergangsstelle 12 zwischen den beiden Lichtwellen- leitern 1,2 geöffnet werden muß, können sich an den jeweili- gen Stirnflächen 9,10 der Lichtwellenleiter 1,2 keine Ver- unreinigungen ansammeln, die für einen Anstieg der Dämpfung an der Übertragungsstelle verantwortlich sind. Es ist nicht mehr erforderlich, an der Stirnfläche der Lichtwellenleiter Kappen oder Klappen anzubringen, wodurch eine Vereinfachung der Handhabung der Lichtwellenleiter erreicht worden ist und darüber hinaus die Kosten dieser Kappen oder Klappen vermie- den werden können.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.