Пристрій для зрощування пучків оптичних волокон

Номер патенту: 26577

Опубліковано: 11.10.1999

Автори: Досс Дональд Г., МЕНСФІЛД Чарльз М., ЛАРСОН Дональд К.

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для сращивания пучков оптических волокон, содержащее корпус и соединительный элемент, отличающееся тем, что в корпусе выполнен сквозной продольный канал, в котором расположен соединительный элемент, на конце корпуса имеется выступ, поверхность которого примыкает к каналу, и крышка для накрывания выступа, выполненная с возможностью прикрепления к выступу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на другом конце корпуса имеется выступ, поверхность которого примыкает к каналу с другой стороны, и крышка для накрывания выступа, выполненная с возможностью прикрепления к этому выступу.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит средство для крепления крышки к одному или обоим выступам.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит средство для фиксации каждой крышки в закрытом положении на выступе.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждое средство для фиксации каждой крышки в закрытом положении на выступе содержит два замка которые прикреплены к ним, и паз, который выполнен соответственно на каждом выступе и в который входят замки.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит устройство для нанесения изоляционного материала вблизи канала у одного или обоих концов корпуса.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что устройство для нанесения изоляционного материала выполнено заодно с крышкой.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что каждое устройство для нанесения изоляционного материала вблизи канала у концов корпуса содержит стенку, подвижно соединенную с внутренней поверхностью крышки и образующую отсек для заполнения изоляционным материалом, причем в стенке выполнен канал, посредством которого отсек сообщается с каналом у конца корпуса, когда крышка находится в закрытом положении.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что крышка содержит первую и вторую лапки, направленные в сторону выступа, при этом первая лапка расположена на первой стороне канала, а вторая лапка - на второй стороне канала.

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что крышки шарнирно прикреплены к соответствующим выступам.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что каждый выступ имеет, по меньшей мере две параллельные и соосные цапфы, а каждая крышка - по меньшей мере два дугообразных захвата, которые поворотно охватывают соответствующие цапфы.

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что выступы выполнены заодно с корпусом.

13. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что каждый выступ имеет поверхность с углублением, примыкающим к каналу, причем, когда торцевая крышка находится в закрытом положении, она закрывает поверхность с углублением.

Текст

УКРАЇНА (19) UA(1,> 26577 (51)6 G 02 В 6/38 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЗРОЩУВАННЯ ПУЧКІВ ОПТИЧНИХ ВОЛОКОН (21) 94005027 (22) 28 07.92 (24) 11.10.99 (31) 753331 (32) 06.08.91 (33) US * (86) PCT/US92/06326 (28.07.92) (46) 11.10.99. Бюл. № 6 (56) Патент США № 4952263. (72) Досс Дональд Г. (US), Ларсон Дональд К. (US), Менсфшд Чарльз М. (US) (73) МІННЕСОТА МАЙНІНГ ЕНД МЕНЬЮФЕКЧУРІНГ КОМПАНІ (US) (57) 1. Устройство для сращивания пучков оптических волокон, содержащее корпус и соединительный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в корпусе выполнен сквозной продольный канал, в котором расположен соединительный элемент, на конце корпуса имеется выступ, поверхность которого примыкает к каналу, и крышка для накрывания выступа, выполненная с возможностью прикрепления к выступу. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на другом конце корпуса имеется выступ, поверхность которого примыкает к каналу с другой стороны, и крышка для накрывания выступа, выполненная с возможностью прикрепления к этому выступу. 3. Устройство по п. 1 или 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит средство для крепления крышки к одному или обоим выступам. 4. Устройство по п. 1 или 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит средство для фиксации каждой крышки в закрытом положении на выступе. 5. Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждое средство для фиксации каждой крышки в закрытом по ложении на выступе содержит два замка^ которые прикреплены к ним, и паз, который выполнен соответственно на каждом выступе и в который входят замки. 6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, о т . л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит устройство для нанесения изоляционного материала вблизи канала у одного или обоих концов корпуса. 7. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство для нанесения изоляционного материала выполнено заодно с крышкой. 8. Устройство по п. 7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждое устройстве Згпо нанесения изоляционного материала вблизи канала у концов корпуса содержит стенку, подвижно соединенную с внутренней поверхностью крышки и образующую отсек для заполнения изоляционным материалом, причем в стенке выполнен канал, посредством которого отсек сообщается с каналом у конца корпуса, когда крышка находится в закрытом положении. 9 Устройство по любому из предшествующих пунктов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что крышка содержит первую и вторую лапки, направленные в сторону выступа, при этом первая лапка расположена на первой стороне канала, а вторая лапка - на второй стороне канала. 10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что крышки шарнирно прикреплены к соответствующим выступам. 11. Устройство по п. 10, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый выступ имеет по меньшей мере две параллельные и соосные цапфы, а каждая крышка - по меньшей мере два дугообразных захвата, которые поворотно охватывают соответствующие цапфы. Os О 26577 4 12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выступы выполнены заодно с корпусом. 13. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличаю щ е е с я тем, что каждый выступ имеет поверхность с углублением, примыкающим к каналу, причем, когда торцевая крышка находится в закрытом положении, она закрывает поверхность с углублением. Изобретение относится к устройствам для сращивания концов волноводов, таких как оптические волокна, а именно к сращиванию множества пар таких оптических волокон. Устройство для сращивания оптических волокон в настоящее время известны, однако существует необходимость в быстром и надежном способе сращивания множества оптических волокон в среде с высокой плотностью. До появления соединительных устройств, которые сращивают несколько пар оптических волокон в одном блоке, эта задача решалась при помощи большого числа одноволоконных (дискретных) соединителей. Такой способ требовал больших затрат времени и использования большого количества соединительных корпусов или специальных соединительных лотков удержания волокон. Для решения задачи сращивания пучков волокон было предложено несколько решений. Одно из них - групповая сварка плавлением, которая требует, чтобы каждое волокно было расположено в одной или нескольких канавок, проделанных в жесткой подложке. Пары волокон выравниваются для получения наилучшего совпадения,, а затем их концы расплавляются при помощи электрической дуги, образуя при этом неразъемное сплавленное соединение. Существенным недостатком такого сращивания является использование дорогостоящего оборудования. Процесс сварки плавлением характеризуется значительными затратами времени, а также тем, что невозможно в последствии разъединить или пересоединить волокна. Другой известный способ сращивания пучков оптических волокон требует применения адгезивных материалов, а также использования подложки или лотка, имеющего несколько канавок. Например, в техническом решении, в соответствии с патентом США 4028162 волокна сначала совмещаются на пластмассовой подложке, имеющей направляющие канавки для во локон, а затем на подложку с волокнами устанавливается стыковая накладка, поверхность которой обеспечивает химическую адгезию с волокнами и подложкой Адгезивные материалы используются также в устройстве для сращивания оптических волокон, описанном в патенте США 4029390 и в японской заявке (Kokai) 58158621. Использование адгезивных материалов в целом нежелательно, так как это добавляет еще одну операцию в процесс сращивания, в процессе которой, в место соединения оптических волокон можно внести загрязнение. Устройства для сращивания с использованием адгезии требуют также качественной полировки торцов оптических волокон для достижения приемлемой передачи светового луча, причем некоторые такие устройства дополнительно требуют применения вакуума для удаления попавшего в соединение воздуха Устройство в соответствии с патентом США 4029390 представляет собой известное устройство для сращивания пучков, усовершенствование в котором состоит в том, что это устройство содержит держатель, имеющий два ряда V-образных канавок по обе стороны центральной области шарнира. Однако способ размещения волокон в держателе представляет дополнительную проблему, отсутствующую в устройствах известных ранее. Прежде всего, поскольку для закрепления волокон в держателе перед сращиванием и с пользуют адгезивные материалы, основной операцией становится разделение волокон, так как длина участка разделения должна быть точной во избежание смещений торцов световодов, что отрицательно сказывается на качестве соединения. Во-вторых, очень важно, чтобы противоположные V-образные канавки были точно совмещены, а это маловероятно при использовании шарнира, описанного в патенте США 4029390, иначе, появится поперечное смещение волокон, которое при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 26577 ведет к увеличению потерь в сигнале Кроме того, держатель, описанный в указанном выше патенте, не может обеспечить точную параллельность пластин, которая необходима для правильного поперечного совмещения пор световодов, а также влияет на деформацию волокон. Другая проблема, существующая в упомянутых соединительных устройствах это то, что в них применяют твердые подложки для зажима волокон. Использование твердых подложек влечет за собой ряд недостатков. Прежде всего, намного труднее сформировать канавки в твердом материале таким способом, как травлением, шлифовкой или электроэрозионной обработкой, что увеличивает производственные затраты. С твердыми подложками приходится обращаться бережно, так как они хрупкие и их легко повредить. Однако наиболее важным является то, что использование твердых подложек с канавками не дает возможности хорошо совместить оптиковолоконные пары, а также способствует деформации волокон, что приводит к увеличению вносимых потерь в сигнале. Все эти проблемы присутствуют в устройствах с пакетной компановкой, таких, которые описаны в патенте США 3864018, 4046454,4865413. Указанных трудностей можно избежать, если использовать подложку из ковких, эластомерных или пластичных материалов. Однако, использование таких материалов до сих пор не реализовано. Например, в патенте США 4046054 отмечается, что твердые V-образные канавки могут быть покрыты пластичным материалом. Однако это усложняет процесс и существенно увеличивает расходы. В патенте США 4102561 описано устройство для сращивания, в котором применяют два элемента совмещения, сформованные из упругого материала, которые могут деформироваться, соприкасаясь с поверхностью волокон Такой соединитель, однако, требует перед размещением волокон в элементах совмещения установки двух узлов, и далее еще десятка прижимов и болтов, что делает устройство очень сложным для использования в месте их применения (аналогичная проблема возникает и в устройстве, описанном в патенте США 4045121). Основное прижимное усилие, прилагаемое непосредственно к стыку оптических волокон, также вызывает деформацию волокон, приводящую к более существенным потерям в сигнале» чем при постепенном сжатии места стыка. Эти недостатки присущи также и другим конст 5 10 15 20 25 30 *. 35 40 45 50 55 рукциям соединителей, например конструкции, описанной в ЕР 88303777.2. Однако указанная конструкция имеет дополнительный недостаток - неравномерность прижима волокон. Наиболее близким к заявляемому устройству для сращивания пучков оптических волокон является конструкция, описанная в патенте США 4952263. Указанное устройство содержит корпус и соединительный элемент, удерживающий первую и вторую группу оптических волокон, который расположен в корпусе. Соединительный элемент имеет две пластины, образующие противоположные поверхности. Однако это устройство не может обеспечить равномерное сжатие волокон в соединительном элементе, что вызывает вероятность появления микросгибов в месте стыка, вызывающие потери в сигнале, что снижает качество связи. Задачей изобретения является создание устройства для сращивания пучков оптических волокон, в котором путем равномерного поперечного сжатия волокон в соединительном устройстве достигается одинаковый прижим каждого волокна, уменьшаются микросгибы сжимаемого волокна, уменьшаются микросгибы сжимаемого места стыка и обеспечивается оптимальное совмещение волокон, что уменьшает потери в сигнале и улучшает качество связи. Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для сращивания пучков оптических волокон, содержащем корпус и соединительный элемент, согласно изобретению, в корпусе выполнен сквозной продольный канал, в котором расположен соединительный элемент, на конце корпуса имеется выступ, поверхность которого примыкает к каналу, и крышка для накрывания выступа, выполненная с возможностью прикрепления к выступу Конструкция устройства для сращивания пучков оптических волокон, в соответствии с изобретением, позволяет обеспечить равномерное сжатие оптических волокон в соединительном устройстве, а также одинаковый прижим каждого вол^йиа. Таким образом уменьшаются микроегибы волокон в местах стыка, что уменьшает потери в сигнале. Кроме того, предлагаемая конструкция устройства для сращивания пучков оптических волокон обеспечивает защиту сращиваемых волокон от влияния окружающей среды, что также положительно сказывается на качестве сращивания волокон. 26577 Еще одно отличие заключается в том, что на другом конце корпуса имеется выступ, поверхность которого примыкает к каналу с другой стороны, и крышка для накрывания выступа, выполненная с возможностью прикрепления к этому выступу. Кроме того, отличием является также то, что устройство содержит средство для крепления крышки к одному или обоим выступам. Еще одно отличие состоит в том, что устройство содержит средство для фиксации каждой крышки в закрытом положении на выступе. Каждое средство для фиксации каждой крышки в закрытом положении на выступе может содержать два замка, которые прикреплены к ним, и паз, который выполнен соответственно на каждом выступе и в который входят замки. Рекомендуется, чтобы устройство для сращивания пучков оптических волокон содержало устройсте^для нанесения изоляционного материала вблизи канала у одного или обоих концов корпуса. Возможно, чтобы устройство для нанесения изоляционного материала было выполнено заодно с крышкой. Предлагается, чтобы устройство для нанесения изоляционного материала вблизи канала у концов корпуса содержало стенку, подвижно соединенную с внутренней поверхностью крышки и образующую отсек для заполнения изоляционным материалом, причем в стенке предлагается выполнить канал, посредством которого отсек сообщался бы с ка'налом у конца корпуса, когда крышка находится в закрытом положении. Целесообразно, чтобы крышка содержала первую и вторую лапки, направленные в сторону выступа, при этом первая лапка была бы расположена на первой стороне канала, а вторая лапка - на второй стороне канала. Крышки могут быть шарнирно прикреплены к соответствующим выступам. Возможно, чтобы каждый выступ имел по меньшей мере две параллельные и соосные цапфы, а каждая крышка - по меньшей мере два дугообразных захвата, которые поворотно охватывают соответствующие цапфы. Выступы могут быть выполнены заодно с корпусом. Возможно, чтобы каждый выступ имел поверхность с углублением, примыкающим к каналу, причем, когда торцевая крышка находится в закрытом положении, она закрывает поверхность с углублением. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 На фиг. 1 изображено в аксонометрии устройство для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению; на фиг. 2 - в аксонометрии устройство для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению, с пространственным разделением деталей; на фиг. 3 - в аксонометрии соединительный элемент, используемый в устройстве для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению, в развернутом виде; на фиг. 4 - в аксонометрии увеличенный разрез одного конца соединительного элемента, изображенного на фиг. 3, на котором показана площадка со скатом; на фиг. 5 - в аксонометрии разрез полностью собранного устройства для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению; на фиг. 6 - продольный разрез одного из вариантов торцевой крышки^ используемой в устройстве для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению, и имеющей отсек для геля, который служит для согласования показателей преломления; на фиг. 7 - в аксонометрии пример реализации пакетного варианта устройства для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению. На фиг. 1 изображено устройство для сращивания пучков оптических волокон 1, согласно изобретению. Для устройства для сращивания пучков оптических волокон 1 можно было бы использовать термин "соединитель", но этот термин обычно применяют для устройртв, которые легко обеспечивают как соединение, так и разъединение, в противовес кабельным сросткам, которые считаются неразъемными. Несмотря на это, термин "сращивание" не должен истолковываться в ограничительном смысле, поскольку как будет показано ниже, устройство для сращивания пучков оптических волокон 1 на самом деле позволяет разъединять волокна. Как показано на фиг. 2, устройство для сращивания пучков оптических волокон 1 включает как правило прямоугольный корпус, который содержит кожух 3 и насадку 4. Устройство для сращивания пучков оптических волокон 1 включает также соединительный элемент 5 и продольный приводной элемент для сжимания соединительного элемента 5. В предпочтительном варианте реализации изобретения продольный приводной элемент выполнен в виде клина 6 с образующими острый угол поверхностями, который заклинивается между кожухом 3 и насадкой 4. Предпочтительным является исполь 26577 зование язычка 7, который отливается с насадкой 4 как одно целое и, как поясняется ниже, вставляется между клином 6, и соединительным элементом 5. Кожух 3 имеет продольный канал 8, прямоугольный в поперечном сечении, который проходит вдоль всего кожуха 3 для размещения в нем соединительного элемента 5; продольный канал 8 несколько короче соединительного элемента 5, что позволяет обоим торцам соединительного элемента 5 выходить за пределы продольного канала 8. Кожух 3 имеет также сцепляющий шип или выступ 9, отливаемый с ним за одно целое, который входит в полость 10, сформированную в насадке 4. На выступе 9 имеются две поперечные бобышки 11, которые защелкиваются в углублениях 12 насадки 4, обеспечивая плотное прилегание кожуха 3 и насадки 4. Как кожух 3, так и насадка 4 имеют выступы 13 и 14 соответственно, на которые надеваются торцевые крышки 15 и 16 соответственно. Удлинения 13 и 14 имеют углубленные поверхности 17, которые поддерживают волокна у входных отверстий продольного канала 8. Торцевые крышки 15 и 16 служат для защиты от влияния окружающей среды сращиваемых волокон и соединительного элемента 5. Торцевые крышки 15 и 16 прикрепляются к выступам 13 и 14 кожуха и насадки 4 соответственно, любым удобным способом, например с помощью дугообразных шарнирных вилок 18, защелкивающихся на цапфах 19, обеспечивая вращающийся захват. Боковые края 20 выступов 13 и 14 округлены для того, чтобы торцевые крышки 15 и 16 могли вращаться на цапфах 19. Торцевые крышки 15 и 16 также имеют крюки, образующие замки 21, которые защелкиваются в пазах 22 выступов 13 и 14, надежно фиксируя эти крышки в закрытом состоянии. Кожух 3 и насадка 4 образуют много совмещающихся поверхностей, что обеспечивает дополнительную изоляцию от влияния среды и, кроме того, препятствует разделению этих двух деталей корпуса 2 в результате, например, сгибания корпуса 2. Например, выступ 9 имеет нижнюю ступеньку 23, которая скользит по своду 24, образованному в насадке 4. Насадка 4 имеет также приливки 25, которые входят в углубления (не видимые на фигурах) соответствующей поверхности кожуха 3. Кроме того, еыступ 9 т насадка 4 имеют наклонные поверхности 26 и 27, обеспечивающие лучшим контакт поверхностей и затрудняющий выскакива 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 ние насадки 4 из кожуха 3 при их сгибании вблизи места соединения. На фигурах 3 и 4 соединительный элемент 5 представлен более подробно. Соединительный элемент 5 может быть изготовлен из листового деформируемого материала, лучше всего из пластичного металла, такого, как алюминий, хотя допустимо использование материалов на основе полимеров. Соображения по выбору материала приводятся ниже. Для создания соединительного элемента 5 применяются чеканка, литье, штамповка, вырубка или фрезерование. Прежде всего, на внешней поверхности 28 соединительного элемента 5 проделывают канавку 29. Канавка 29 формирует область уменьшен-^ ной толщины, определяя тем самым ли-" нию сгиба или шарнира и делит соединительный элемент 5 на два плеча или пластины 30 и 31, имеющих одинаковую ширину. Шарнир предпочтительно формировать посредством дополнительного паза 32, выдавливаемого на внутренней поверхности 33 соединительного элемента 5 напротив канавки 29. Таким образом создается "совмещающий шарнир", позволяющий, как объясняется ниже, более точно зафиксировать пластины 30 и 3 1 , когда они сложены вместе. Для облегчения складывания в соединительном элементе 5 также может быть выполнена прорезь 34. 8 одном из возможных вариантов воплощения изобретения данного изобретения пластина 31 имеет ряд V-образных канавок 35, которые выдавливаются на внутренней поверхности элемента 5. Vобразные канавки 35, как правило, параллельны канавке 29. Специалистам в данной области понятно, что V-образные канавки могут быть на пластине 30 или на обеих пластинах, а также что форма канавок не ограничена V-образным сечением. Тем не менее, в предпочтительной реализации изобретения канавки имеет только одна пластина, и они имеют Vобразную форму с внутренним углом около 60°. В этом случае, когда волокно укладывается в одну из канавок, и прижимается поверхностью 33 пластины 30, точки касания соединительного элемента 5 и волокна обычно образуют равносторонний треугольник, что сводит к минимуму поперечные смещения и таким образом уменьшает потери сигнала в сростке. Пластина 30, кроме того, отличается от пластины 31 тем8 что она имеет удлинения или площадки 365 которые также имеют канавки 37, однако, канавки 37 11 26577 сформированы не на всей длине пластины 30. Канавки 37 также шире, чем Vобразные канавки 35, так как предполагается, что участки волокон, лежащие на площадках 36 сохраняют свое изоляционное покрытие, в отличие от концов волокон, зажатых между пластиной 30 и Vобразными канавками 35, с которых изоляция снята (т.е. изолированные участки волокон имеют больший диаметр, чем неизолированный).-Канавки 37 находятся ниже поверхности 33 и примыкают к скатам 38, ведущим к поверхности 33, что хорошо видно на фиг. 4. Скаты 38 устраняют микросгибы (приводящие к дополнительным потерям в сигнале), которые могли бы возникнуть, если бы изолированный и открытый участки световода лежали в одной плоскости. Другими словами, переход от изолированного участка к открытому находится на непосредственно на скатах 38. Соответственно, высота скатов 38 приблизительно равна толщине изоляционного покрытия световода. Скаты 38 могут быть сформированы на площадках 36, но предпочтительно формировать их на пластине 30, благодаря чему, они будут находиться под пластиной 31, когда обе пластины сложены вместе. Как альтернатива скатам 38, в выступах 13 и 14, под площадками 36 могут быть созданы углубления, которые позволяют этим площадкам слегка изгибаться вниз. Такая конструкция особенно выгодна, когда направляющие канавки на площадке соединительного элемента являются продолжением V-образных канавок в центральной части соединительного элемента, т е. когда оба ряда канавок сформированы только на одной из пластин, образующих соединительный элемент. Таким образом, когда волокна вставлены в соединительный элемент и он приведен в рабочее состояние, площадки могут отклониться вниз, уменьшая изгиб волокон, вызванный разницей их эффективных диаметров из-за наличия изоляционного слоя. Количество V-образных канавок 35 и 37 в соединительном элементе 5 может изменяться в зависимости от желаемого применения. Когда соединительный элемент 5 складывается, канавки 37 должны быть совмещены с V-образными канавками 35 для обеспечения правильного положения волокон во время сжатия. Таким образом, хотя фиксация пластин 30 и 31 не столь критична, как в некоторых известных устройствах сращивания (так как отсутствуют V-образные канавки на пластине 30, которые должны размещаться 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 прямо напротив V-образных канавок 35), все-таки выгодно использовать упомянутый совмещающий шарнир для лучшего совмещения канавок 35 и 37. В процессе создания соединительного элемента посредством штамповки, на обеих пластинах предпочтительно сформировать демпферные упоры 39, расположив их по углам прямоугольника, который образовывают наложенные друг на друга пластины Эти упоры слегка приподняты над остальной плоской поверхностью 33 соединительного элемента 5. Таким образом, когда соединительный элемент 5 сложен, как показано на фиг. 1, демпферные упоры 39 срздают зазор между пластинами 30 и 31, облегчая введение между пластинами волокон. Специалистам ясны и другие методы обеспечения зазора между пластинами. Однако более важным является то, что демпферные упоры 39 при приведении соединительного элемента 5 в рабочее состояние и сжимании волокон гарантируют то, что максимальное сжимающее усилие прикладывается лишь вдоль центрального сечения соединительного элемента 5, постепенно уменьшаясь по мере удаления от середины к торцам соединительного элемента 5. Как было установлено, такое плавное изменение сжимающего усилия существенно снижает потери в сигнале, вызванные деформацией оптических волокон, т.е. известные устройства сращивания характеризуются внезапной деформацией сжатия, которая вносит большие потери. Как сборка, так и действие сращивателя 1 просты и могут быть легко поняты с помощью фиг. 5. Соединительный элемент 5 в сложенном состоянии размещается в канале 8; в этом состоянии, благодаря демпферным упорам 39, еще есть зазор, который позволяет вставить волокна, поэтому оно может считаться открытым состоянием, в противоположность закрытому, или сжатому состоянию. В центральной части соединительного элемента 5 предпочтительно нанести слой геля для согласования показателей преломления. Затем впритык к язычку 7 располагается клин 6, и кожух 3 защелкивается с насадкой 4, после чего клин 6 оказывается примыкающим к наклонной поверхности 40, сформированной в нижней части кожуха 3 Верхняя поверхность клина 6, как правило параллельна пластинам 30 и 31, в то время как нижняя поверхность клина 6 параллельна наклонной поверхности 40. Кроме того язы 13 26577 чок 7 удерживается своим дальним концом на уступе 41, образованном в нижней части кожуха 3 над наклонной поверхностью 40. Торцевые крышки 15 и 16 могут быть присоединены к выступам 13 и 14 на любой стадии сборочного процесса (при этом они не защелкиваются в закрытом положении до тех пор пока волокна не будут сращены). Все перечисленные операции производятся при изготовлении, и устройство 1 поставляется пользователю в состоянии, показанном на фиг. 1 (за исключением ленточного волоконного кабеля). Когда пользователь помещает сращиваемые волокна в устройство, они должны быть очищены и разведены широко известными способами. Заметим, что устройство для сращивания 1 может быть использовано для сращивания ленточных оптиковолоконных кабелей 42 и 43, как показано на фиг. 1, или для сращивания группы индивидуальных, отдельных волокон. С такими отдельными волокнами будет удобно обращаться, если их сперва уложить в ряд, и прикрепить к ним кусок ленты или другое приспособление, создав по существу оптиковолоконный кабель. Если сращивается ленточный оптиковолоконный кабель, то внешнее покрытие, содержащее индивидуально изолированные волокна, должно быть также удалено. После того, как волокна или ленточный оптиковолоконный кабель вставлены в корпус 2, сращиватель 1 может быть приведен в рабочее состояние посредством продольного перемещения клина 6 в направлении кожуха 3. Отметим, что термин "продольный" обозначает движение параллельно волокнам и канавкам 35. Эту операцию можно упростить, если использовать отвертку или другой инструмент для заталкивания клина 6. Отвертка может упираться в вырез 44, сформированный в клине 6. По мере продвижения клина 6 по наклонной поверхности 40, он через язычок 7 давит на внешнюю поверхность пластины 30, сжимая волокна между пластинами 30 и 31. Ширина язычка 7 приблизительна равна ширине пластин 30 и 31. Как говорилось выше, благодаря демпферным упорам 39, сжимающее усилие постепенно уменьшается по направлению к концам соединительного элемента 5. Этот эффект может быть усилен, если сделать клин 6 и язычок 7 короче, чем пластины 30 и 31, чтобы сжимающее усилие прикладывалось непосредственно к центру соединительного эле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 14 мента 5, а не к его торцам В предпочтительной реализации изобретения длина участка клина 6, соприкасающегося с язычком 7, приблизительно равна половине пластины 31. Использование язычка 7 также предотвращает нежелательную деформацию пластины 31, которая могла бы возникнуть, если бы клин 6 прямо соприкасался с соединительным элементом 5. Клин 6 обеспечивает прекрасные механические характеристики, в том числе, высокий коэффициент передачи силы и равномерное распределение усилия в направлении, параллельном пластинам 30 и 31. Также, благодаря трению между материалами кожуха 3, клина 6 и язычка 7, клин 6 самозаклинивается при условии, что его угол меньше, чем приблизительно 9°. Предпочтительный угол - 5°. Если клин снабжен упором или фиксатором 45, который упирается в лицевую поверхность насадки 4, то в самозаклинивании нет необходимости. Простота использованиясращиватєля очевидна из краткого перечисления описанных операций: зачистка и разведение волокон, установка их в корпусе 2 и задвигание клина 6. Вместо одиночного клина б можно использовать двойной клин (не показан). Когда сращивание закончено, торцевые крышки 15 и 16 могут быть закрыты или защелкнуты, обеспечивая защиту открытых волокон и их изоляцию от внешних воздействий. При этом лапы 46 торцевых крышек, которые опираются на плоские участки 47 площадок 36, способствуют правильному совмещению плоского волоконного кабеля с корпусом сращивателя 2, то есть, они предохраняют кабель от поперечных изгибов во входном отверстии канала 8. Лапы 46 обеспечивают также дополнительную изоляцию канала 8, так как они расположены по ее краям. Несмотря на то, что сращиватель 1 не проектировался как устройство для разъединения или пересоединения кабелей, он позволяет извлекать волокна простым открыванием крышки 16 и выталкиванием клина 6. Между кожухом 3 и клином 6 в 50 рабочем состоянии может быть оставлен зазор 48, позволяющий для этих целей вставить отвертку или другой инструмент. Для создания сращиватєля 1 может быть использовано несколько различных 55 материалов. Соединительный элемент 5 можно изготовить из разнообразных пластичных металлов, таких, как мягкий алюминий. Предпочтительные является сплав на основе алюминия, широко известный под маркой "3003", имеющий степень от 15 26577 пуска 0 и твердость по Бринеллю между 23 и 32. Другой приемлемый сплав известен как "1100" и имеет степень отпуска 0, и твердость Н14 или Н15. Приемлемый предел прочности изменяется от 36 до 115 МПа. Для изготовления соединительного элемента 5 можно использовать и другие металлы и сплавы или их прокат, к ним относятся медь, олово, цинк, свинец, индий, золото и их сплавы. Желательным может оказаться прозрачный соединительный элемент, который бы облегчил операции сращивания. В этом случае можно использовать чистые полимерные материалы. Подходящими для этих целей являются полиэтилентерефталат, полиэтиленгликольтерефталат, ацетат, поликарбонат, полиэфирсульфон, полиэфиркетон, полиэфиримид, поливинипенфторид, лолисульфон и сополиэфирыг такие как Vivak (тбрговая марка Sheffild Plastics, Inc., Шеффилд, Массачусетс). Как альтернативу изготовлению соединительного элемента из эластичных материалов можно использовать для этих целей более жесткие материалы при условии, что V-образные канавки 35 и/или поверхность 33 покрыты пластичным материалом. Главное требование - то, чтобы этот материал был мягче стекла, из которого сделаны оптические волокна, и плакировки, и который был бы деформировался под действием сжимающего усилия, приложенного к волокнам. Желаіельно также, чтобы этот материал был эластичным при малых усилиях, и таким образом имел достаточный запас эластичности для обеспечения постоянного давления на оптические волокна после того, как пластины прижаты друг к другу. Кроме того, покрытием может снабжаться также эластичный материал для предохранения его от стачивания во время введения волокон. Например, на поверхность 33 соединительного элемента 5 можно нанести упрочняющее покрытие толщиной от 1 мкм до 2 мкм. Корпус устройства для сращивания также может быть изготовлен из различных материалов, а основном из любых износостойких материалов, предпочтительно допускающих литье под давлением, хотя приемлемы также металлы поддающиеся штамповке. Этот материал не должен быть слишком жестким, так как желательно, чтобы он позволял внутренним стенкам канала 8 слегка изгибаться, принимая на себя избыточное сжимающее усилие на волокна при циклическом из 16 менении температуры. В качестве материалов для литья под давлением, можно использовать жидкокристаллические полимеры, например, продающийся под 5 маркой VECTRA А 130 компании Hoechst Ceianese Corp., Саммит, Нью Джерси. Размеры устройства для сращивания можно варьировать в широких пределах в зависимости от желаемого использова10 ния. Следующие (приблизительные) размеры предпочтительной реализации даются только для примера и не могут истолковываться в ограничительном смысле. Общая длина сращивателя 1 - 3 8 мм, его 15 высота - 6,7 мм, ширина - 13 мм. Длина основной части кожуха 3 - 1 4 мм, а выступ 10 имеет длину 7,1 мм и ширину 9,7 мм. Длина насадки 4 - 7,6 мм, а удлинений 13 и 14 - по 8,3 мм. Клин 6 имеет 20 общую длину 14 мм, а длина части, соприкасающейся с язычком 8 - 1 0 мм. Ширина клина 7 - 6 , 5 мм, его максимальная толщина - 1 , 5 мм, а минимальная толщина - 0,75 мм. 25 Что касается соединительного элемента 5, несколько приблизительные размеры, которые приводятся ниже, основаны на размерах распространенных многожильных ленточных оптико-волоконных кабе30 лей. Длина пластины 30 (включая площадки 36) ~ 28 мм, а длина пластины 31 - 20 мм. Обе пластины имеют толщину 530 мкм, демпферные упоры 39 припод. няты над поверхностью 33 на 18 мкм. V35 образные канавки 35 проделаны на расстоянии 250 мкм друг от друга, имеют глубину 130 мкм и максимальную ширину 180 мкм. Канавки 37, которые в предпочтительной реализации имеют трапецеи40 дальную форму, также имеют максимальную ширину 180 мкм, при этом их максимальная ширина - 120 мкм и глубина 180 мкм. Скаты 38 опускаются, на 250 мкм, т.е. верхняя поверхность канавок 37 45 отстоит от поверхности 33 на 250 мкм. Еще два примера реализации и модификации изобретения показаны на фиг. 6 и 7. На фиг. 6 показан вариант исполнения торцевой крышки 17', которую можно S0 использовать как на удлинении кожуха, так и на удлинении насадки. Торцевая крышка 17' используется для обеспечения дополнительной защиты от влияния среды благодаря отсеку 49, образованно1 > му стенкой 50, прикрепленной к внутренЙ ней поверхности крышки 17' с помощью шарнира 51. Когда торцевая крышка 17' закрыта, стенка 50 соприкасается с удлинением 14 и при этом сдавливает защитный состав, который находится в отсеке 17 26577 49 и может содержать гель для согласования показателей преломления. В стенке 50 имеются каналы 52, через которые защитный материал может выдавливаться из отсека 49; при этом он затекает в канал 8 и растекается вокруг ее входного отверстия. Перемычка 53, отлитая цельно со стенкой 50 и расположенная в отсеке 49, гарантирует вытекание защитного состава через каналы 52 при закрывании крышки 17', а также создает сопротивление такому закрыванию, что предохраняет устройство от случайной утечки защитного состава. На фиг. 7 изображено пакетное устройство 1' для сращивания оптических волокон, в котором используется соединительный элемент 5', имеющий два слоя сростков. Пакетный соединительный элемент 5' может быть сформирован из трех отдельных элементов, но предпочтительнее создавать его из одного элемента с двумя неразъемными шарнирами, которые складываются буквой Z (гармошкой). Таким образом, три секции листа, разделенные шарнирами, представляют собой три различные пластины 54, 55 и 56. Полученные два слоя сростков необязательно должны быть параллельны, но это является предпочтительным для упрощения привода с помощью клина. Еще один вариант конструкции - единый лист материала с двумя шарнирами, разделенными маленьким расстоянием, например, 50 мкм, образует верхнюю и нижнюю пластины, между которыми вставляют третью пластину. Для распределения волокон между слоями можно применить канавку 5 10 15 20 25 30 35 18 57 с двумя рядами каналов 59, с помощью которых первая группа волокон, т.е каждое второе волокно направляется наверх, в верхний слой сростков, а оставшиеся волокна - вниз, в нижний слой сростков. Направляющие вставки 57 имеют канавки 60, проделанные в области их площадок, подобных площадкам 36 соединительного элемента 5; канавки 60 облегчают совмещение волокон каналами 59. Разумеется, использование складывания гармошкой и направляющей вставки можно обобщить на соединительный элемент, имеющий больше двух слоев срост ков. Несмотря на то, что изобретение было описано на конкретном примере его реализации, это описание не должно толковаться в ограничительном смысле. Специалисты в данной области смогут найти различные модификации предложенной реализации, а также другие варианты реализации данного изобретения. Например, устройство для сращивания пучков оптических волокон может быть сконструировано так, чтобы позволить раздельную концевую заделку каждого пучка волокон, предусмотрев два приводных клина по одному с каждой стороны корпуса 2; такая конструкция позволила бы произвести предварительную концевую заделку одного пучка волокон путем ее зажима в устройстве. Предполагается, следовательно, что такие модификации могут быть произведены, не отступая от духа и не выходя за рамки объема данного изобретения, которые определены в прилагаемой формуле. 26577 Фиг.2 ~ £1 S'-іиф і 26577 49 53 ШШШ 7777S//7777/7< 14 Фиг.7 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М. Самборська Замовлення 517 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м Ужгород, вул Гагаріна, 101

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Doss Donald G.

Автори російською

Досс Дональд Г.

МПК / Мітки

МПК: G02B 6/38

Мітки: пристрій, пучків, оптичних, волокон, зрощування

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/12-26577-pristrijj-dlya-zroshhuvannya-puchkiv-optichnikh-volokon.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для зрощування пучків оптичних волокон</a>

Подібні патенти