WO2012113941A1 - Vorrichtung für die verbindung zweier zumindest teilweise ineinander schiebbarer, optischer bauteile - Google Patents

Vorrichtung für die verbindung zweier zumindest teilweise ineinander schiebbarer, optischer bauteile Download PDF

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WO2012113941A1
WO2012113941A1 PCT/EP2012/053287 EP2012053287W WO2012113941A1 WO 2012113941 A1 WO2012113941 A1 WO 2012113941A1 EP 2012053287 W EP2012053287 W EP 2012053287W WO 2012113941 A1 WO2012113941 A1 WO 2012113941A1
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WO
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clamping
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ferrule
fiber
sections
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Steffen Böhme
Gerd Harnisch
Michael VOM HEEDE
Dirk Walter BOGS
Volker Gustav WIRTH
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Focuslight Germany GmbH
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Limo Patentverwaltung GmbH and Co KG
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
    • G02B6/3874—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules
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    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources

Definitions

  • the present invention relates to a device for the connection of two at least partially telescoping, optical components according to the preamble of claim 1.
  • the beam source and the optical processing are spatially separated from each other.
  • the optical merging of the two parts is usually done by optical fibers, which are connected to each other via a plug-screw method.
  • the laser power used and the necessary protective mechanisms derived therefrom e.g., stray light, temperature, breakage sensor, etc.
  • the development of fiber connectors and the like has occurred.
  • Fiber connector SMA 905 is used. This is the case
  • Patent US 005179610 describes a detachable fiber plug connection with a socket, which dissipates misdirected radiation via a second transmission path, partially reflects it and dissipates it via absorption to housing parts.
  • This approach requires many extremely accurate parts, the tolerances of which directly affect the efficiency of disposing of misdirected radiation.
  • both ferrule and socket (counterpart) are subject to tolerances.
  • part of the ferrule guide length is sacrificed for the lateral window openings, which can additionally reduce the positional stability of the fiber connector.
  • a reproducible Faserstecker- socket connection with a lateral positional deviation of ⁇ 1 ⁇ is not
  • Laser sources laser diode, fiber laser, etc.
  • laser diode laser diode
  • fiber laser fiber laser
  • the fiber connectors used contain as precisely manufactured ferrules for the lateral positioning of the optical fiber, the high performance of good thermal conductivity, wear-resistant
  • Laser source can be achieved only to a limited extent due to manufacturing tolerances, in particular the ferrule, moderate beam quality and / or optical aberrations in the beam path.
  • One approach is to functionally separate the positional accuracy of the fiber in the ferrule from its desired, good one
  • the problem underlying the present invention is to provide a device of the type mentioned, which allows a precise and reproducible positioning of the two components to each other.
  • the device comprises clamping means which can exert a force on the cylindrical portion of the first of the two components in the radial direction.
  • clamping means can be a precise mounting of a
  • cylindrical portion of a first component in a portion of a second component can be ensured.
  • Sliding sleeves, ferrules, rods or other axially symmetric components include that should be held either laterally and / or axially very accurately.
  • the device can be, for example, lateral
  • Axial position accuracies can be achieved in the range from 0.01 ° to 0.5 °.
  • the development of a play-free ferrule-socket connection creates a highly accurate, detachable fiber connector without
  • the plug housing serves as a thermal bridge to the housing of the radiation source. Sufficient cooling of the laser source e.g. by a Peltier element or water is often already there
  • the presented fiber connector has a similar dimension as a conventional SMA 905 connector with a significantly improved centering error and the potential for
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a first
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a second
  • Fig. 6 is a section through a second embodiment of a
  • Fig. 7 is a section through a fiber connector a
  • FIG. 8 shows a section through a connection of the fiber connector according to FIG. 7 with a socket of a device according to the invention
  • Fig. 9 is a schematic sectional view of an inventive
  • Fig. 10 is a schematic sectional view of the device according to
  • FIG. 9 with a first embodiment of clamping means
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of the device according to
  • FIG. 9 with a second embodiment of clamping means.
  • Fig. 1 shows a first optical component, which is designed as a fiber connector 1.
  • a ferrule 3 is applied, which has a cylindrical outer contour.
  • the first component is a sliding sleeve, a ferrule, or a rod or another axially symmetrical component, or that the first component comprises a sliding sleeve, a ferrule, or a rod or another axially symmetrical component ,
  • Fig. 2 shows a second optical component, which is designed as a fiber connector socket 4, for example, to a laser light source
  • the fiber connector socket 4 has a cylindrical cavity with a clamping sleeve 5 arranged therein serving as a clamping means and having a receptacle 6.
  • the ferrule 3 can be inserted into the receptacle 6 of the clamping sleeve 5 for producing the connection between the first and second component.
  • a clamping sleeve 5 on the one hand ensure precise positioning in the lateral or radial direction. For example, lateral
  • Position accuracies in the range of 0.1 to 5 ⁇ can be achieved.
  • FIG. 3 and 4 illustrate that the ferrule 3 can be held in the receptacle 6 by radial forces 7, 8, 9, which press the ferrule 3 against one or more sections 10, 11, 12 of the inside of the clamping sleeve 5.
  • Figures 3 and 4 illustrate a precise lateral clamping in a fixed reference socket of the socket. It is irrelevant whether the lateral clamping pressure is uniform from several sides or only one side, as shown in the sketch. The design of the pan as an exact impression of the plug or only as a 2-point support is not crucial. Important is the precise lateral clamping in a fixed reference socket of the socket.
  • Guiding and clamping a precisely cylindrical shape which may be a precision ferrule of a fiber connector or a precision sleeve of a laser diode.
  • Fig. 5 shows a first embodiment of a clamping sleeve 5. As the dimensions of 2,983.61 ⁇ and 2,991.80 ⁇ can be removed, deviates the cross section of the receptacle 6 in the percentage range of the circular shape. The receptacle 6 is followed on the right side of FIG. 5 a
  • Gap 13 which extends over more than about 210 ° circumferentially spaced from the perimeter of the receptacle 6 around it.
  • Fig. 6 shows a second embodiment of a clamping sleeve 5, the receptacle 6 also has a slightly different from the circular cross-section.
  • Fig. 6 shows that the right third (120 ° circumferential) of the receptacle 6 has a first inner abutment surface 16 which has a radius of 1.253 ⁇ .
  • FIG. 6 shows that the left two-thirds (240 ° circumferential) of the receptacle 6 have a second inner abutment surface 17, which likewise has a radius of 1.253 ⁇ m.
  • the center of the radius of the first contact surface 16 is shifted by 50 ⁇ m to the left in FIG. 6 relative to the center of the radius of the second contact surface 17.
  • the receptacle 6 on a clear width which is slightly smaller than that of a circle with a radius of 1.253 ⁇ .
  • FIG. 6 has the advantage of a higher rigidity over that according to FIG. 5
  • Fig. 6 has a symmetrical structure, so that when inserting the ferrule 3 torques exert only a small influence.
  • the inner portions 14, 22, 23 act as a spring element which surrounds the ferrule 3 and receives the lateral position of the ferrule 3.
  • a reinforced clamping action is generated due to the two inner sections 22, 23 acting as spring element. Due to the fixed inner contact surface 16 with respect to the movable spring elements, which is exactly reshaped to the cylindrical surface of the ferrule 3, the position is always optimally maintained (in contrast to a collet, for example).
  • Fig. 7 shows in detail a fiber connector 1.
  • a Ferrulenability 28 a partial surrounding this connecting part 29 and a
  • the optical fiber 2 is exempt from the coating 31, but is up in the connecting part 29 of a sleeve 32nd
  • FIG. 8 shows the connection of the fiber connector 1 according to FIG. 7 with a fiber connector 4 with a clamping sleeve 5 schematically indicated therein.
  • the laser radiation 42 to be coupled into the optical fiber 2 is schematically indicated.
  • the Ferrulenability 28 of the fiber connector 1 has a first cylindrical portion 34 with a smaller diameter, which absorbs the aforementioned jacket modes 33. Furthermore, the Ferrulenfact 28 has a second cylindrical portion 35 with a larger diameter, which rests against the fiber connector socket 4 and the heat 38 of the absorbed radiation in the
  • Fiber socket 4 initiates.
  • the fiber connector 4 can be provided with a suitable cooling.
  • a clamping claw 36 can be seen, which presses the second cylindrical portion 35 of the Ferrulenfact 28 against the fiber connector socket 4 and thereby the exact
  • Fig. 9 shows schematically a device for the connection
  • Fiber socket 4 with a fiber connector In Fig. 9 to Fig. 11 are both the fiber connector socket 4, as well as with a
  • Fiber optic 2 connected fiber connector 1 with ferrule 3 only
  • the illustrated components are rotationally symmetrical components.
  • both the fiber connector socket 4, and the fiber connector 1 each have a stop 37, 38, which are pressed against each other.
  • clamping devices As a clamping means is used in the embodiment of FIG. 10 is a schematically illustrated clamping claw 36. In this case, the clamping claw 36 a plurality of distributed over its circumference
  • Grub screws 39 can be screwed onto the counterparts, not shown, such as nuts.
  • a clamping ring 40 As clamping means is used in the embodiment of FIG. 11, a clamping ring 40. In this case, the clamping ring 40 can be screwed into a fixedly connected to the fiber connector socket 4 sleeve 41.

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Abstract

Vorrichtung für die Verbindung zweier zumindest teilweise ineinander schiebbarer, optischer Bauteile miteinander, wobei das erste Bauteil beispielsweise eine Ferrule (3) ist und einen zylindrischen Abschnitt aufweist, und wobei die Vorrichtung Klemmmittel, insbesondere eine Klemmhülse (5), umfasst, die in radialer Richtung eine Kraft auf den zylindrischen Abschnitt des ersten der beiden Bauteile ausüben können.

Description

"Vorrichtung für die Verbindung zweier zumindest teilweise ineinander schiebbarer, optischer Bauteile"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Verbindung zweier zumindest teilweise ineinander schiebbarer, optischer Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Häufig sind in einem Lasersystem die Strahlquelle und die optische Weiterverarbeitung (Prozesskopf, Pumpmedium, ...) voneinander räumlich getrennt. Die optische Zusammenführung der beiden Teile geschieht meist durch Lichtleitfasern, die über ein Steck-Schraub- Verfahren miteinander verbunden werden.
In Abhängigkeit von den Strahlparametern der Quelle, der
verwendeten Laserleistung und den daraus ableitbaren, erforderlichen Schutzmechanismen (z.B. Streulicht-, Temperatur-, Bruchsensor ...) erfolgte die Entwicklung von Fasersteckern u.a. für die
Automobilindustrie zum Laserschweißen von Karosserieteilen mit kW- Lasern. Diese Stecker sind aufwendig zu fertigen und
dementsprechend teuer. Im Leistungsbereich bis einige 100 W optischer Laserleistung kommt häufig der teilstandardisierte
Faserstecker SMA 905 zum Einsatz. Dabei besteht das
Faserführungselement, die Ferrule, häufig aus einer gut
wärmeleitfähigen Legierung um die fehleingekoppelte Laserstrahlung, in Wärme umzuwandeln und eine gute Wärmeabfuhr der absorbierten Laserenergie über die Stecker-Buchse-Verbindung zu gewährleisten. Ein Teil der fehlgeleiteten Laserstrahlung gelangt dabei auch in den Mantel der optischen Faser und kann, falls nicht geeignet entsorgt, das anschließende Faser-Coating und dadurch auch den Faserstecker schädigen oder zerstören. Aus dem Telekommunikationsbereich sind hochgenaue, kostengünstige Fasersteckerlösungen für Singlemode- Anwendungen bekannt, die jedoch hohen Laserleistungen bei zum Teil moderater Strahlqualität der Quelle nicht standhalten, u.a. bedingt durch den Einsatz von Kunststoffen. Aus diesem Grund wurden zahlreiche
Steckerlösungen für höhere Laserleistungen entwickelt, die zumeist aus temperaturbeständigen und verschleißfesten Legierungen und/oder Keramiken bestehen. Im Patent US 005179610 wird eine lösbare Faserstecker- Verbindung mit Buchse beschrieben, die fehlgeleitete Strahlung über einen zweiten Transmissionspfad ableitet, teilweise reflektiert und über Absorption an Gehäuseteile ableitet. Bei diesem Ansatz sind viele extrem genau zu fertigende Teile notwendig, von deren Toleranzen die Effizienz der Entsorgung fehlgeleiteter Strahlung unmittelbar abhängt. Auch sind sowohl Ferrule und Buchse (Gegenstück) toleranzbehaftet. Weiterhin wird ein Teil der Ferrulen- Führungslänge für die seitlichen Fensteröffnungen geopfert, was die Lagestabilität des Fasersteckers zusätzlich mindern kann. Eine reproduzierbare Faserstecker- Buchse- Verbindung mit einer lateralen Lageabweichung von <1μιη ist dadurch nicht
erreichbar.
Einen ähnlichen Ansatz fehlgeleitete Laserstrahlung durch einen zweiten Transmissionspfad mit integrierten oder sich anschließenden Diffusionselementen zu verteilen und dann über Absorption im
Faserstecker zu entsorgen, verfolgt das Patent WO 2005/040863 A2. Allerdings legen auch hier die zahlreichen eng zu tolerierenden
Bauelemente, wie z.B. Diffusoren mit Innen- und Außendurchmesser, die Effizienz der entsorgten Strahlung fest. Durch die Vielzahl der toleranzbehafteten Teile ist ein Zentrierfehler zwischen innerer
Faserlochbohrung und Ferrulen-Au ßendurchmesser im Bereich von <1μιη unwahrscheinlich und nur unzureichend reproduzierbar und somit kaum tauglich für ein Massenprodukt. Auch ist der Faserstecker aufgrund seiner geringen Wärmekapazität und der fehlenden
thermischen Anbindung an eine Wärmesenke nicht in der Lage eine Verlustleistung im Bereich von 5W aufzunehmen. Die dabei
entstehenden Temperaturen in und am Faserstecker können dann durchaus zu Verbrennungen des Anwenders beim Berühren und zur allmählichen Degradierung des Faserkabels führen.
Mit steigender Leistungsdichte und dem Einsatz verschiedener
Laserquellen (Laserdiode, Faserlaser, etc.) mit unterschiedlicher Strahlqualität ergeben sich auch neue Anforderungen an den
Transport der Laserleistung über flexible, lösbare Fasersteckerkabel. Die eingesetzten Faserstecker enthalten möglichst präzise gefertigte Ferrulen zur lateralen Positionierung der optischen Faser, die für hohe Leistungen aus gut wärmeleitfähigen, verschleißfesten
Legierungen gefertigt sind. Eine verlustfreie Ankopplung an die
Laserquelle kann aufgrund von Fertigungstoleranzen, insbesondere der Ferrule, mäßiger Strahlqualität und/oder optischer Aberrationen im Strahlengang nur eingeschränkt erreicht werden.
Ein Lösungsansatz ist die funktionale Trennung der Lagegenauigkeit der Faser in der Ferrule von deren gewünschten, guten
Wärmeleitfähigkeit und ein ganzheitlicher Ansatz hinsichtlich der Tolerierung von Ferrule und Buchse (Gegenstück). Die Herstellung hochpräziser Ferrulen aus Zr02 wird beherrscht. Der Einsatz dieser Ferrulen in Fasersteckern für geringe Laserleistungen ist im
Telekommunikationsbereich weit verbreitet. Der Konzentrizitätsfehler zwischen Faserlochbohrung und ZrO2-Ferrulen-Au ßendurchmesser ist kleiner 1μιη. Mit dem freistehenden Faserende (hierzu gibt es bereits die EP 0704728 A2, in welcher u.a. ein freistehendes Faserende beschrieben wird) innerhalb der Ferrule wird eine Laser- Materialbearbeitung der Ferrule durch die hohe Leistungsdichte im Fokus bei nicht optimaler Einkopplung, z.B. durch eine moderate Strahlqualität, vermieden. Gleichzeitig wird das Faserende axial hoch reproduzierbar im Bezug zur Ferrulen-Endfläche justiert und fixiert. Dabei wird kein Klebstoff im unmittelbaren Bereich des Fasersteckers angewandt.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die eine präzise und reproduzierbare Positionierung der beiden Bauteile zueinander ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Vorrichtung Klemmmittel umfasst, die in radialer Richtung eine Kraft auf den zylindrischen Abschnitt des ersten der beiden Bauteile ausüben können. Durch derartige Klemmmittel kann eine präzise Halterung eines
zylindrischen Abschnitts eines ersten Bauteils in einem Abschnitt eines zweiten Bauteils gewährleistet werden.
Die Vorrichtung kann Ausführungsformen zum Einspannen von
Gleithülsen, Ferrulen, Stäben oder anderen axial-symmetrischen Bauteilen umfassen, die entweder lateral und/oder axial sehr genau gehalten werden sollen.
Mit der Vorrichtung lassen sich beispielsweise laterale
Lagegenauigkeiten im Bereich von 0.1 bis 5 μιη erreichen. Axiale Lagegenauigkeiten können im von Bereich 0.01 ° bis 0.5° erreicht werden. Durch die Entwicklung einer spielfreien Ferrule-Buchse-Verbindung entsteht eine hochgenaue, lösbare Fasersteckverbindung ohne
Verluste durch Fertigungstoleranzen, die sich auch für hohe optische Leistungen eignet. Trifft dennoch ein Teil der Laserstrahlung nur den Mantel der Faser wird dieser Anteil vor Beginn des Faser-Coatings durch eine angeraute Manteloberfläche radial zur Faserachse diffus abgestrahlt über das gut wärmeleitende Stecker-Gehäuse absorbiert. Dabei dient das Stecker-Gehäuse als Wärmebrücke zum Gehäuse der Strahlungsquelle. Eine ausreichende Kühlung der Laserquelle z.B. durch ein Peltierelement oder Wasser ist dabei häufig schon
vorhanden, um eine leistungs- und wellenlängenstabilen Laserbetrieb zu erreichen. Damit hat der vorgestellte Faserstecker eine ähnliche Abmessung wie ein konventioneller SMA 905 Stecker mit einem erheblich verbesserten Zentrierfehler und dem Potential zur
Entsorgung von optischer Fehlleistung von mindestens 5W.
Durch die funktionale Trennung der erforderlichen hohen
Lagegenauigkeit der optischen Faser von der bisher verwendeten hohen Ferrulen-Wärmeleitfähigkeit lassen sich auch wieder
hochpräzise herstellbare Ferrulen aus ZrO2 mit schlechter
Wärmeleitfähigkeit für hohe Laserleistungen einsetzen. Bleibt die Position der Faser in der Ferrule auch im Gegenstück, der Buchse erhalten, sind die Koppelverluste für eine lösbare Faserstecker- Verbindung minimiert. Sowohl zum Faserstecker mit integrierter Wärmebrücke als auch zur positionserhaltenden Buchse folgen einige Varianten.
Der vorgestellte Lösungsansatz mit seinen Varianten ist sowohl für Laser im cw- als auch im Pulsbetrieb anwendbar. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines ersten
Bauteils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines zweiten
Bauteils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 schematisch ein erstes Wirkprinzip der Klemmmittel;
Fig.4 schematisch ein zweites Wirkprinzip der Klemmmittel;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer
Klemmhülse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer
Klemmhülse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 einen Schnitt durch einen Faserstecker einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 8 einen Schnitt durch eine Verbindung des Fasersteckers gemäß Fig. 7 mit einer Buchse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung gemäß
Fig. 9 mit einer ersten Ausführungsform von Spannmitteln; Fig. 11 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung gemäß
Fig. 9 mit einer zweiten Ausführungsform von Spannmitteln.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt ein erstes optisches Bauteil, das als Faserstecker 1 ausgebildet ist. Auf das Ende der Lichtleitfaser 2 ist eine Ferrule 3 aufgebracht, die eine zylindrische Außenkontur aufweist.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das erste Bauteil eine Gleithülse, eine Ferrule, oder ein Stab oder ein anderes axial- symmetrisches Bauteil ist oder dass das erste Bauteil eine Gleithülse, eine Ferrule, oder einen Stab oder ein anderes axial-symmetrisches Bauteil umfasst.
Fig. 2 zeigt ein zweites optisches Bauteil, das als Fasersteckerbuchse 4 ausgebildet ist, die beispielsweise an einer Laserlichtquelle
angeordnet ist. Die Fasersteckerbuchse 4 weist einen zylindrischen Hohlraum mit einer darin angeordneten, als Klemmmittel dienenden Klemmhülse 5 auf, die eine Aufnahme 6 aufweist. Die Ferrule 3 kann zur Herstellung der Verbindung zwischen erstem und zweitem Bauteil in die Aufnahme 6 der Klemmhülse 5 eingeschoben werden. Insbesondere kann eine derartige Klemmhülse 5 einerseits eine präzise Positionierung in lateraler beziehungsweise radialer Richtung gewährleisten. Beispielsweise können dabei laterale
Lagegenauigkeiten im Bereich von 0.1 bis 5 μιη erreicht werden.
Andererseits kann eine derartige Klemmhülse eine präzise
Ausrichtung der Ferrule 3 und des von dieser gehalterten Faserendes zur Fasersteckerbuchse 4 gewährleisten. Beispielsweise können dabei Richtungs-Lagegenauigkeiten im Bereich von 0.01 ° bis 0.5° erreicht werden.
Fig. 3 und Fig.4 verdeutlichen, dass die Ferrule 3 in der Aufnahme 6 durch radiale Kräfte 7, 8, 9 gehalten werden kann, die die Ferrule 3 gegen einen oder mehrere Abschnitte 10, 11, 12 der Innenseite der Klemmhülse 5 drücken.
Die Fig. 3 und Fig. 4 verdeutlichen eine präzise laterale Klemmung in einer feste Bezugs-Pfanne der Buchse. Hierbei ist es unerheblich ob der laterale Klemmdruck gleichmäßig von mehreren Seiten oder nur einseitig, wie in der Skizze dargestellt erfolgt. Auch die Ausbildung der Pfanne als exakte Abformung des Steckers oder nur als 2-Punkt- Auflage ist nicht entscheidend. Wichtig ist die präzise laterale
Führung und Klemmung einer exakt zylindrischen Form, die eine Präzisions-Ferrule eines Fasersteckers oder eine Präzisionshülse einer Laserdiode sein kann.
Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Klemmhülse 5. Wie den Abmessungen 2.983,61 μιη und 2.991,80 μιη entnehmbar ist, weicht der Querschnitt der Aufnahme 6 im Prozentbereich von der Kreisform ab. An die Aufnahme 6 schließt sich auf der rechten Seite der Fig. 5 ein
Zwischenraum 13 an, der über mehr als etwa 210° in Umfangsrichtung beabstandet zu dem Umkreis der Aufnahme 6 um diese herum läuft. Auf diese Weise ergeben sich zwei, sich zumindest teilweise in
Umfangsrichtung erstreckende, in radialer Richtung durch den
Zwischenraum 13 voneinander beabstandete Abschnitte 14, 15 der Klemmhülse 5.
Wenn die Ferrule 3 in die Aufnahme 6 eingeschoben wird, liegt sie mit einem großen Bereich ihrer Au ßenseite an dem inneren Abschnitt 14 an, der aufgrund des sich außen an ihn anschließenden Zwischenraums 13 leicht federnd ist und eine radial nach innen gerichtete Kraft auf die Ferrule 3 ausüben kann.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Klemmhülse 5, deren Aufnahme 6 ebenfalls einen leicht von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Fig. 6 zeigt, dass das rechte Drittel (120° umlaufend) der Aufnahme 6 eine erste innere Anlagefläche 16 aufweist, die einen Radius von 1.253 μι aufweist. Weiterhin zeigt Fig. 6, dass die linken zwei Drittel (240° umlaufend) der Aufnahme 6 eine zweite innere Anlagefläche 17 aufweisen, die ebenfalls einen Radius von 1.253 μιη aufweist.
Allerdings ist der Mittelpunkt des Radius der ersten Anlagefläche 16 um 50 μιη nach links in Fig. 6 relativ zu dem Mittelpunkt des Radius der zweiten Anlagefläche 17 verschoben. Dadurch weist die Aufnahme 6 eine lichte Weite auf, die etwas kleiner als die eines Kreises mit einem Radius von 1.253 μιη ist.
Gleichzeitig sind aber in den linken zwei Dritteln der Klemmhülse 5 vier gegeneinander versetzte Zwischenräume 18, 19, 20, 21
vorgesehen, die sich von der Aufnahme 6 erst radial nach außen und dann in Umfangsrichtung erstrecken. Auf diese Weise entstehen sechs, sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstreckende, in radialer Richtung durch die Zwischenräume 18, 19, 20, 21
voneinander beabstandete Abschnitte 22, 23, 24, 25, 26 ,27 der Klemmhülse 5. Wenn die Ferrule 3 in die Aufnahme 6 eingeschoben wird, liegt sie mit einem großen Bereich ihrer Au ßenseite an den inneren Abschnitten 22, 23 an, die aufgrund der sich außen an sie anschließenden Zwischenräume 18, 19, 20, 21 leicht federnd sind und eine radial nach innen gerichtete Kraft auf die Ferrule 3 ausüben können.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 weist gegenüber derjenigen gemäß Fig. 5 den Vorteil einer höheren Steifigkeit der
Spannvorrichtung auf. Weiterhin weist die Ausführungsform gemäß
Fig. 6 einen symmetrischen Aufbau auf, so dass beim Einstecken der Ferrule 3 Drehmomente nur einen geringen Einfluss ausüben.
Die inneren Abschnitte 14, 22, 23 wirken als Federelement, das die Ferrule 3 umschließt und die laterale Position der Ferrule 3 erhält. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird eine verstärkte Klemmwirkung aufgrund der zwei als Federelement wirkenden inneren Abschnitte 22, 23 erzeugt. Durch die feste innere Anlagefläche 16 gegenüber den beweglichen Federelementen, die der zylindrischen Mantelfläche der Ferrule 3 exakt nachgeformt ist, bleibt die Position stets optimal erhalten (im Gegensatz z.B. zu einer Spannzange). Außerdem
gewährleistet die Klemmhülse 5 durch die Federkraft eine Anpassung an unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Klemmhülse 5 und Ferrule 3 bei Temperaturgang.
Fig. 7 zeigt detailliert einen Faserstecker 1. In der Figur sind neben der Ferrule 3 und der Lichtleitfaser 2 eine Ferrulenaufnahme 28, ein diese teilweise umgebender Verbindungsteil 29 und ein
Schutzschlauch 30 abgebildet, der die Lichtleitfaser 2 umgibt, die im weiteren Verlauf mit einem Coating 31 versehen ist. In einem
Endbereich ist die Lichtleitfaser 2 von dem Coating 31 befreit, wird aber bis in den Verbindungsteil 29 hinein von einer Hülse 32
umgeben.
Laserstrahlung, die nur den Fasermantel trifft, wird nach der Ferrule 3 durch eine aufgeraute Fasermantel-Oberfläche an die Innenfläche der Ferrulenaufnahme 28 abgestrahlt und absorbiert. Diese Mantelmoden 33 sind in Fig. 7 ebenfalls verdeutlicht.
Fig. 8 zeigt die Verbindung des Fasersteckers 1 gemäß Fig. 7 mit einer Fasersteckerbuchse 4 mit einer schematisch darin angedeuteten Klemmhülse 5. Auf der linken Seite der Fig. 8 ist schematisch die in die Lichtleitfaser 2 einzukoppelnde Laserstrahlung 42 angedeutet.
Die Ferrulenaufnahme 28 des Fasersteckers 1 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 34 mit einem kleineren Durchmesser auf, der die vorgenannten Mantelmoden 33 absorbiert. Weiterhin weist die Ferrulenaufnahme 28 einen zweiten zylindrischen Abschnitt 35 mit einem größeren Durchmesser auf, der an der Fasersteckerbuchse 4 anliegt und die Wärme 38 der absorbierten Strahlung in die
Fasersteckerbuchse 4 einleitet. Dabei kann die Fasersteckerbuchse 4 mit einer geeigneten Kühlung versehen sein. Weiterhin ist aus Fig. 8 schematisch eine Spannpratze 36 ersichtlich, die den zweiten zylindrischen Abschnitt 35 der Ferrulenaufnahme 28 gegen die Fasersteckerbuchse 4 presst und dadurch die exakte
Positionierung der Ferrule 3 in axialer Richtung gewährleistet. Das Anpressen wird unter Bezugsnahme auf die Fig. 9 bis 11 im
Nachfolgenden detailliert erläutert.
Fig. 9 zeigt schematisch eine Vorrichtung für die Verbindung
Fasersteckerbuchse 4 mit einem Fasersteckers. In Fig. 9 bis Fig. 11 sind sowohl die Fasersteckerbuchse 4, als auch der mit einer
Lichtleitfaser 2 verbundene Faserstecker 1 mit Ferrule 3 nur
schematisch dargestellt. Insbesondere handelt es sich bei den abgebildeten Bauteilen um rotationssymmetrische Bauteile.
Neben einer Klemmhülse 5, die eine hohe laterale und Richtungs- Lagegenauigkeit gewährleisten kann, soll eine exakte Einbringtiefe eingehalten werden. Dazu weisen sowohl die Fasersteckerbuchse 4, als auch der Faserstecker 1 jeweils einen Anschlag 37, 38 auf, die aneinander gepresst werden.
Das Aneinanderpressen der Anschläge 37, 38 erfolgt durch
Spannmittel. Als Spannmittel dient bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 eine schematisch dargestellte Spannpratze 36. Dabei weist die Spannpratze 36 mehrere über ihren Umfang verteilte
Gewindestifte 39 auf, auf die nicht dargestellte Gegenstücke wie beispielsweise Muttern aufgeschraubt werden können. Als Spannmittel dient bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 ein Spannring 40. Dabei kann der Spannring 40 in eine fest mit der Fasersteckerbuchse 4 verbundene Hülse 41 eingeschraubt werden.
Durch beide Ausführungsformen der Spannmittel wird ein
rotationssymmetrischer Anpressdruck auf die Anschlagsflächen gewährleistet, so dass die präzise laterale Klemmung nicht
beeinflusst wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung für die Verbindung zweier zumindest teilweise
ineinander schiebbarer, optischer Bauteile miteinander, wobei das erste Bauteil einen zylindrischen Abschnitt aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Klemmmittel umfasst, die in radialer Richtung eine Kraft auf den
zylindrischen Abschnitt des ersten der beiden Bauteile ausüben können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel eine Klemmhülse (5) umfassen, in die der zylindrische Abschnitt des ersten Bauteils zumindest teilweise einschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (5) mindestens zwei, sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung erstreckende, in radialer Richtung durch einen Zwischenraum (13, 18, 19, 20, 21) voneinander
beabstandete Abschnitte (14, 15, 22, 23, 24, 25, 26 ,27) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Abschnitte (14, 15, 22, 23, 24, 25, 26 ,27) ein radial innerer Abschnitt (14, 22, 23) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine radial innere Abschnitt (14, 22, 23) als Federelement wirkt, das den zylindrischen Abschnitt des ersten Bauteils umschließt und lateral positioniert.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (5) einen inneren
Querschnitt aufweist, der von einer Kreisform abweicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Querschnitt der Klemmhülse (5) durch mindestens zwei Abschnitte (14, 15, 22, 23, 24, 25, 26 ,27) mit
kreisförmigem Innenquerschnitt gebildet wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der kreisförmigen Innenquerschnitte der mindestens zwei Abschnitte (14, 15, 22, 23, 24, 25, 26 ,27) in Querrichtung gegeneinander verschoben sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Radien der kreisförmigen
Innenquerschnitte der mindestens zwei Abschnitte (14, 15, 22, 23, 24, 25, 26 ,27) voneinander abweichen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (5) aus Metall, beispielsweise aus Messing, besteht oder Metall, beispielsweise Messing, umfasst.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das zweite der Bauteile eine
Fasersteckerbuchse (4) einer optischen Strahlquelle ist oder eine Fasersteckerbuchse (4) einer optischen Strahlquelle umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Bauteil eine Gleithülse, eine Ferrule (3) oder ein Stab oder ein anderes axial-symmetrisches Bauteil ist oder dass das erste Bauteil eine Gleithülse, eine Ferrule (3) oder einen Stab oder ein anderes axialsymmetrisches Bauteil umfasst.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens einen Anschlag (37, 38) sowie Spannmittel umfasst, die einen
Abschnitt mindestens eines der Bauteile gegen den mindestens einen Anschlag (37, 38) drücken können.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel als Spannpratze (36) oder Spannring (40) ausgebildet sind oder eine Spannpratze (36) oder einen
Spannring (40) umfassen.
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