DE3303624C1

DE3303624C1 - Steckbare Verbindungen für Lichtwellenleiter mit elektrischen Schnittstellen

Info

Publication number: DE3303624C1
Application number: DE3303624A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 6230 Frankfurt Gehrmann; Hans Dr.-Ing. 6074 Rödermark Isert; Hartmut Dipl.-Ing. 6106 Erzhausen Maier; Frank Dipl.-Ing. 6272 Niedernhausen Paulukat; Erhard Dipl.-Ing. 6370 Oberursel Reitz; Peter 6234 Hattersheim Wilczek
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Telenorma GmbH
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-07-26

Description

Da die elektrisch/optisch bzw. optisch/elektrisch wandelnden Sende- und Empfangseinrichtungen fest in den Baugruppen angeordnet sind, die zur weiteren Signalverarbeitung erforderlich sind, müssen aufwendige Montageeinrichtungen vorhanden sein, damit der Lichtwellenleiter mit hoher Präzision dämpfungsarm angekoppelt werden kann. Die dabei durchzuführenden Maßnahmen unter Beachtung von speziellen Vorschriften sind beispielsweise beschrieben auf Seite 26 in Heft 2 der Elektronik-lndustrie 1981. Der Lichtwellenleiter ist, wie aus diesen Ausführungen hervorgeht, unlösbar mit der jeweiligen Sende- und Empfangseinrichtung verbunden. Wenn nun, wie vorher beschrieben die Sende- und Empfangseinrichtung ebenfalls mit einer Baugruppe fest verbunden ist, so kann ein L.ichtwellenleiter nicht ohne weiteres ausgewechselt oder verlängert werden, weil er ebenfalls fest mit der betreffenden Baugruppe verbunden ist.
Aus der US-PS 37 92 248 ist es bekannt, oplo/clcktro nischc l,mpfangs- und Scndcbauclcmenlc in Stcckcrgcläuse ,inzuordnen, so daß eine steckbare t,ichtwellenleiter-Verbindung entsteht, die rcin elektrische Schnittstellen aufweist. Eine Mehrfach-Anordnung dieser Art ist dargestellt und beschrieben in US-PS 41 84 070. Mit diesen Anordnungen sind die zuvor beschriebenen Nachteile beseitigt, weil es sich um eine flexible steckbare Anordnung handelt.
Die Fig. 1 der genannten Schriften zeigen aber dcutlich, daß in den Steckergehäusen, wo der Lichtwellenleiter endet, nur das wandende opto/elektronische Bauelemente angeordnet ist. Bei der Fig. 1 in der tJS-PS 41 84 070 ist ein Hinweis angebracht, wonach Treiber und Verstärkerelektronik sich an anderer Stellc und nicht im Steckergehäuse befinden. Somit entsteht eine relativ lange Strecke zwischen der Stelle. wo die optisch-elektrische, bzw. elektrisch-optische Wandlung stattfindet und einem Verstärker, so daß die Anordnung sehr störanfällig ist. Dies wirkt sich sehr ungünstig auf die elektromagnetische Verträglichkeit ( EM V) aus.
Außerdem ist keine optimale elektrische Anpassung an das optische Verhalten des Lichtwellenleiters und an die Kopplungseigenschaften der wandelnden Bauelemente möglich, weil diese nicht zusammen angeordnet sind. Es ist also denkbar, daß beim Auswechseln eines Lichtwellenleiter-Kabels sich die Übertragungseigenschaften in unzulässiger Weise verschlechtern, wenn nicht eine große Leistungsreserve bei den Anpassungsschaltungen einkalkuliert ist Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine stcckbare Verbindung für l.ichtwellenleitcr mit elektrischen Schnittstellen vorzustellen, wobei die Übertragungseigenschaften des Lichtwellenleiters und der wandelnden Scnde- und Empfangsbauelemente zusammen durch Abgleichmaßnahmen so optimiert werden können, daß die elektrischen Eingangs- und Ausgangssignale unabhängig vom Dämpfungs- und Kopplungsverhalten sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Merkmalskombination gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß durch die unmittelbare Nachbarschaft von Empfangs- bzw.
Sendebauelementen und zugehörigen Verstärkern eine sehr geringe Störanfälligkeit und damit eine sehr gute elektromagnetische Verträglichkeit gegeben ist. Außerdem können beim Montieren des Lichtwellenleiters an dem Stecker die mechanische Anbringung der Lichtleitfaser und die elektrischen Abgleichsvorgänge zusammen oder unmittelbar nacheinander durchgeführt werden. Weil dabei nur der minimal erforderliche Strom zur ausreichenden Ansteuerung der Leuchtdiode eingestellt werden kann, werden mit der erfindungsgemäßen Anordnung günstige Alterungs- und Lebensdaucrbedingungen für die opto/elektronischen Bauelemente erreicht.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutcrt. In der Zeichnung ist dargestellt, wie ein Lichtwellenleiter 1 in ein mit Steckkontakten 2 versehenes Gehäusc 3 eingeführt ist. Das Ende des Lichtwellenleiters befindet sich unmittelbar über dem auf einem Substrat 4 befindlichen optischen Sende- oder Empfangsbauelement 5. Um die Isolations- und Schutzschichten des Lichtwellenleiters zu zentriercn und zu befestigen, so daß sie nicht gegeneinander verschiebbar sind, ist eine Führungsbuchse 6 vorgesehen. Mit dieser Führungsbuchse 6 wird der l.ichtwellenlciter 1 mit einer Vergußmasse 8 so zwischcn den Kontaktstiften 9 und damit mit dem Substrat 4 befestigt, daß sich die während des Montagevorganges eingestellte optimale Lage nicht mehr verändern kann. Die Kontaktstifte 9 werden mittels einer Lehre so genau in das Substrat 4 eingepaßt, daß sie genau in die im Rasterabstand befindlichen Steckkontakte 2 hineinpassen und auch als Bezugspunkte für alle Montagevorgänge dienen können.
Bei der Fertigung der steckbaren Verbindungen werden die auf den Substrat 4 aufgebrachten Hybridschaltungen mit ungekapselten Halbleitern in bekannter Weise bestückt, worunter sich auch die optische Sende-und Empfangsbauelemente 5 befinden. Die Leiterbahnen der Hybridschaltung sind unmittelbar mit den Kontaktstiften 9 verbunden, womit über die Steckkontakte 2 die Strom- und Signalzuführung stattfindet. Die Kontaktstifte 9 dienen als Bezugspunkte beim optimalen Zentrieren des Lichtwellenleiters 1, wenn dieser dem optischen Sende- oder Empfangsbauelement 5 in Verbindung gebracht wird. Bei diesem Vorgang wird mittels elektrischer oder optischer Meßmethoden genau ermittelt, welche Lage des Lichtwellenleiters i in Bezug zum optischen Sende- bzw. Empfangsbauelement 5 die günstigste Ubertragungsleistung bewirkt Diese Lage wird zunächst mit einem nicht dargestellten schnell härtendem Kunststoff fixiert, welcher in seinen optischen Eigenschaften denen des Lichtwellenleiters 1 entspricht.
Danach wird der Lichtwellenleiter 1 mit der zuvor angebrachten Führungsbuchse 6 mittels einer Vergußmasse 8 mit dem Substrat und damit auch mit dem optischen Sende- oder Empfangsbauelement 5 fest und dauerhaft verbunden. Diese Gesamtanordnung wird anschließend in das Gehäuse 3 eingeführt, wobei der Lichtwellenleiter 1 mit einem Knickschutz 7 versehen wird, um zu verhindern, daß der für eine Glasfaser vorgegebene minimale Biegeradius unterschritten wird.
Ein mit derartigen Steckverbindung versehener Lichtwellenleiter ist hervorragend geeignet, für kürzere Übertragungsstrecken innerhalb einer Vermittlungsanlage, beispielsweise für den Austausch breitbandiger Signale oder für das Übertragen von Impulsen mit hoher Bitrate und kann dann in vorkonfektionierten Längen direkt steckbar eingesetzt werden. Bei diesem Anwendungsfall ist an dem einen Ende des Lichtwellenleiters 1 die auf dem Substrat 4 befindliche Hybridschaltung einem elektrischloptisch wandelnden Sendebauelement 5 bestückt und als Sendeanordnung ausgeführt, und am anderen Ende des Lichtwellenleiters 1 befindet sich dementsprechend eine als Empfangseinrichtung ausgeführte Hybridschaltung, die selbstverständlich dann mit einen optisch/elektrisch wandelnden Empfangsbauelement 5 (Fototransistor) bestückt ist. Es ist jedoch auch möglich, die steckbare Verbindungen für Lichtwellenleiter bei liingel.cn Übertragungsstrecken anzuwenden, wobei dann nur ein Ende des Lichtwellenleiters mit einer steckbaren Verbindung versehen ist, die entweder eine Sende- oder eine Empfangsanordnung enthält. Die Weiterführung, bzw. Verlängerung des Lichtwellenleiters geschieht dann in bekannter Weise durch den Lichtwellenleiter unmittelbar verbindende optische Stecker.
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Claims

Patentansprüche: 1. Steckbare Verbindungen für Lichtwellenleiter mit elektrischen Schnittstellen, wobei die Signalübertragung durch Lichtimpulse erfolgt, die an der Sendestelle durch Umwandlung von elektrischem Strom in Licht gewonnen werden und an der Empfangsstelle wieder in elektrische Stromimpulse zurückverwandelt werden, wobei an beiden Enden eines Lichtwellenleiters Mehrfach-Steckkontakte fest angebracht sind, über die ausschließlich elektrische Signale geschaltet werden, und die Steckkontakte jeweils mit einem Steckergehäuse verbunden sind, worin die Enden des Lichtwellenleiters fest mit dem optischen Sende- bzw. Empfangsbauelement verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des Steckergehäuses (3) eine auf einem Substrat (4) aufgebrachte Hybridschaltung befindet, auf der neben dem optischen Sende- oder Empfangsbauelement (5) die gesamte Sende- oder Empfangsschaltung, bestehend aus weitcren ungekapselten Halbleitern und passiven Bauelementen aufgebracht ist, daß die Stromversorgung für die Hybridschaltung über zusätzliche Steckkontakte (2) zugeführt wird, wobei die innerhalb der Hybridschaltung auf dem Substrat (4) aufgedruckten passiven Bauelemente, individuell so abgeglichen werden, daß eine optimale Sende- oder Empfangsleistung erzielt wird, und daß dabei für eine Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecke ein kompletter Abgleich durchgeführt wird.
2. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Substrat (4) verbundene Kontaktstifte (9) mittels einer Lehre eingesetzt werden, womit eine so genaue Anordnung erzielt wird, daß diese Kontaktstifte (9) für alle folgenden Montagevorgänge als Bezugspunkte dienen können.
3. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anbringen des Lichtwellenleiters (1) an das optische Sende- bzw.

Empfangsbauelement (5) eine 1 lusticrvollichtung zum Einsatz kommt, mit der eine Relativbewegung in allen Richtungen zwischen dem Substrat (4) der Hybridschaltung und dem Lichtwellenleiter (1) ermöglicht wird, wobei eine optimale Ankoppclung erzielt wird.
4. Steckbare Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsbuchse (6) vorgesehen ist, in der die Isolations- und Schutzschichten des Lichtwellenleiters (1) zentriert und befestigt werden, so daß sie nicht gegeneinander verschiebbar sind.
5. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am Lichtwellenleiter (1) befestigte Fflhrungsbuchse (6) als Halterung beim-Schleifen und Polieren des Lichtwellenleiter-Endes geeignet ist.
6. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckergehäuse (3) so ausgebildet ist, daß das Ende des Lichtwellenleiters (1) zugentlastend daran befestigt werden kann.
7. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Steckergehäuse (3) ein Knickschutz (7) vorgesehen ist, der die Unterschreitung eines minimalen Biegerradius verhindert.
8. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckergehäuse (3) mit einer Vergußmasse (8) ausgegossen ist.
9. Steckbare Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Steckkontakte (2) Federn enthalten, die zum Aufstecken auf Anschlu ßpfosten geeignet sind.

Dic Erfindung betrifft steckbare Verbindungen für Lichtwellenleiter mit elektrischen Schnittstellen, wie dies im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher beschrieben ist.

Mit den in den letzten Jahren entwickelten, aus Glasfasern bestehenden Lichtwellenleitern lassen sich breitbandige Signale mit vergleichsweise niedriger Dämpfung übertragen. Der Glasfaser-Lichtwellenleiter als Übertragungsmedium hat außerdem den Vorteil, daß die Signalübertragung weitgehend störungsfrei ist. Für den Betrieb von Lichtwellenleitern zur Signalübertragung sind Sendc- und Empfangsanordnungen notwendig. die ein auf den Lichtleiter aufzubringendes Signal elektrisch/optisch wandeln, woraus am Empfangsende des Lichtwellenleiters wieder ein clektrisches Signal gewonnen werden kann.

Eine zusammenfassende Darstellung der Nachrichtenübertragung mit Lichtwellenleitern ist unter dem Oberbegriff: Optische Nachrichtentechnik, in Fortsetzungsfolgen abgedruckt in der »Elektronik Industrie« (Beginn des Teiles 1 in Heft 6, 1980, ab Seite 31). Im Teil 9 der besagten For.tsetzungsfolge ist unter Punkt 15 die Verbindungstechnik in optischen Nachrichtensystemen gesondert behandelt. Diese Abhandlung beginnt auf Seite 25 der »ElektroniK-lndustrie«, Heft 2, 1981. Weiterhin sind unter den Punkten 15. 3 Steckverbinder und 16 Marktgängige optische. Steckverbinder in den Fortsetzungsfolgen 10 (Heft 3, 1981 Seite 43) und 11 (Heft 4, 1981, Seite 31) die Möglichkeiten aufgezeigt, wie Lichtwellenleiter miteinander und auch mit den Sende- und Empfangseinrichtungen verbunden werden können.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß an Stecker für die Verbindung von l,ichtwellenleitern hohc Genauigkeitsforderungen gestcllt werden. Weiterhin heißt es, daß neben dieser mcchanischen Präzision die Stecker auch eine geringe Dämpfung aufweisen und einfach zu montieren sein müssen. Die zu einer Steckverbindung gehörenden Einzelteile sind dementsprechend relativ aufwendig und teuer, wie dies beispielsweise aus Bild 16, Punkt 10 auf der Seite 32 im Heft4 Elektronik-Industrie von 1981 dargestellt ist. Diese Bedingungen gelten nicht nur bei Verbindungen von Lichtwellenleitern untereinander sondern auch für die Ankopplung der Sende- und Empfangseinrichtungen.