Пристрій для зрощування першої групи оптичних волокон з другою групою оптичних волокон
Номер патенту: 26706
Опубліковано: 12.11.1999
Автори: ЛАРСОН Дональд К., ПАТТЕРСОН Річард А., МЕСНФІЛД Чарльз М., Карпентер Джеймз Б.
Формула / Реферат
1. Устройство для сращивания первой группы оптических волокон со второй группой оптических волокон, содержащее первую и вторую пластины с поверхностями, образующими пару противоположных поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет первый ряд канавок для укладывания волокон, отличающееся тем, что первая и вторая пластины соединены с помощью шарнира, образованного более тонкой шарнирной перемычкой, чем пластины и задающего линию сгиба между первой и второй пластинами, и первая пластина имеет первую и вторую площадки соответственно на первом и втором торцах первой пластины, причем площадки выступают за пределы соответственно первого и второго концов второй пластины и имеют поверхности с направляющими канавками, соосными с канавками для укладывания волокон.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая пластины выполнены из одного листа эластичного материала.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что противоположные поверхности пластин выполнены из эластичного материала.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канавки для укладывания волокон выполнены на противоположной поверхности второй пластины.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит третью пластину, расположенную вблизи второй пластины и имеющую поверхность, образующую со второй пластиной вторую пару противоположных поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет второй ряд канавок для укладывания оптических волокон.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что третья пластина выполнена из эластичного материала.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что противоположные поверхности третьей и второй пластин выполнены из эластичного материала.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что по меньшей мере две из первой, второй и третьей пластин выполнены из одного листа эластичного материала, имеющего линию сгиба, образующую шарнир.
9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит средство для направления первой части первой группы оптических волокон в первый ряд канавок для укладывания оптических волокон и направления второй части первой группы оптических волокон во второй ряд канавок для укладывания оптических волокон.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средство для направления первой части первой группы оптических волокон в первый ряд канавок для укладывания оптических волокон и направления второй части первой группы оптических волокон во второй ряд канавок для укладывания оптических волокон выполнено в виде вставки, расположенной вблизи первого конца первой, второй и третьей пластин и имеющей первый ряд каналов, ведущий к первому ряду канавок для укладывания оптических волокон и второй ряд каналов, ведущий ко второму ряду канавок для укладывания оптических волокон.
11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первая, вторая и третья пластины выполнены из одного листа эластичного материала, который имеет две линии сгиба, образующие шарнир между соответственно первой и второй пластинами, и второй и третьей пластинами и сложенный в форме буквы Z.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, в случае сращивания волокон с защищенным и оголенным участками, первый и второй концы первой пластины имеют наклонные поверхности, служащие опорой для оптических волокон вблизи перехода от их изолированного участка к оголенному, при этом направляющие канавки примыкают к наклонным поверхностям.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что при известной толщине изоляционного покрытия первая и вторая площадки выполнены заодно с первой пластиной и на ином уровне по отношению к первой пластине с учетом приблизительно толщины изоляционного покрытия, а наклонные поверхности имеют протяженность от направляющих канавок к противоположной поверхности первой пластины.
14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что наклонные поверхности имеют канавки для укладки волокон, по существу соосные с канавками для сращивания волокон.
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит средство для создания зазора между противоположными поверхностями пластин вблизи их концов, посредством чего, когда пластины прижаты одна к другой, в центре устройства действует большая сила сжатия, чем на его концах.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что средство для создания зазора между противоположными поверхностями пластин выполнено по меньшей мере на одной из пластин.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что средство для создания зазора содержит несколько упоров, закрепленных на противоположной поверхности первой пластины вблизи ее концов.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что первая пластина имеет по существу прямоугольную форму и по упору на каждом ее углу.
Текст
1. Устройство для сращивания пер* вой группы оптических волокон со второй группой оптических волокон, содержащее первую и вторую пластины с поверхностями, образующими пару противоположных поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет первый ряд канавок для укладывания волокон, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первая и вторая пластины соединены с помощью шарнира, образованного более тонкой шарнирной перемычкой, чем пластины и задающего линию сгиба между первой и второй пластинами, и первая пластина имеет первую и вторую площадки соответственно на первом и втором торцах первой пластины, причем площадки выступают за пределы соответственно первого и второго концов второй пластины и имеют поверхности с направляющими канавками, соосными с канавками для укладывания волокон. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первая и вторая пластины выполнены из одного листа эластичного материала. 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что противоположные * 2 поверхности пластин выполнены из эластичного материала. 4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что канавки для укладывания волокон выполнены на противоположной поверхности второй пластины. 5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит третью пластину, расположенную вблизи второй пластины и имеющую поверхность, образующую со второй пластиной вторую пару противоположных поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет второй ряд канавок для укладывания оптических волокон. 6. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что третья пластина выполнена из эластичного материала. 7. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что противоположные поверхности третьей и второй пластин выполнены из эластичного материала. 8. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что по меньшей мере две из первой, второй и третьей пластин выполнены из одного листа эластичного материала, имеющего линию сгиба, образующую шарнир. 9. Устройство по л.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит средство для направления первой части первой группы оптических волокон в первый ряд канавок для укладывания оптических волокон и направления второй части первой группы оптических волокон во второй ряд канавок для укладывания оптических волокон. 10. Устройство по п.9, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что средство для направления первой части первой группы оптических волокон в первый ряд канавок для укладывания оптических волокон и NJ ON О ON О 26706 направления второй части первой группы оптических волокон во второй ряд канавок для укладывания оптических волокон выполнено в виде вставки, расположенной вблизи первого конца первой, второй и третьей пластин и имеющей первый ряд каналов, ведущий к первому ряду канавок для укладывания оптических волокон и второй ряд каналов, ведущий ко второму ряду канавок для укладывания оптических волокон. 11. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первая, вторая и третья пластины выполнены из одного листа эластичного материала, который имеет две линии сгиба, образующие шарнир между соответственно первой и второй пластинами, и второй и третьей пластинами и сложенный в форме буквы Z. 12. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, в случае сращивания волокон с защищенным и оголенным участками, первый и второй концы первой пластины имеют наклонные поверхности, служащие опорой для оптических волокон вблизи перехода от их изолированного участка к оголенному, при этом направляющие канавки примыкают к наклонным поверхностям. 13. Устройство по п.12, о т л и ч а ющ е с я тем, что при известной толщине изоляционного покрытия первая и вторая площадки выполнены заодно с первой пластиной и на ином уровне по отноше нию к первой пластине с учетом приблизительно толщины изоляционного покрытия, а наклонные поверхности имеют протяженность от направляющих канавок к противоположной поверхности первой пластины. 14 Устройство по п.12, о т л и ч а ющ е е с я тем, что наклонные поверхности имеют канавки для укладки волокон, по существу соосные с канавками для сращивания волокон. 15. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щееся тем, что содержит средство для создания зазора между противоположными поверхностями пластин вблизи их концов, посредством чего, когда пластины прижаты одна к другой в центре устройства действует большая сила сжатия, чем на его концах 16 Устройство по п 15, о т л и ч а ющееся тем, что средство для создания зазора между противоположными поверхностями пластин выполнено по меньшей мере на одной из пластин. 17. Устройство по п.16, о т л и ч а ющ е е с я тем,что средство для создания зазора содержит несколько упоров, закрепленных на противоположной поверхности первой пластины вблизи ее концов. 18. Устройство по п 17, о т л и ч a tout е е с я тем, что первая пластина имеет по существу прямоугольную форму и по упору на каждом ее углу. Изобретение относится к устройствам нительных корпусов или специальных соедля сращивания концов волноводов, таких динительных лотков удержания волокон. как оптические волокна, а именно к сраДля решения задачи сращивания пучщиванию множества пар таких оптическов волокон было предложено несколько ких волокон. 5 решений. Одно из них - сварка пучков волокон плавлением, которая требует, чтоУстройства для сращивания оптичесбы каждое волокно было расположено в ких волокон в настоящее время известны, одной из нескольких канавок, проделаноднако существует необходимость в быстных в жесткой подложке. Пары волокон ром и надежном способе сращивания мно- 10 выравниваются для получения наилучшего жества оптических волокон в среде с высовпадения, а затем из концы расплавсокой плотностью. До появления соедиляются при помощи электрической дуги, нительных устройств, которые сращивают образуя при этом неразъемное сплавленнесколько пар оптических волокон в одное соединение. Существенным недостатном блоке, эта задача решалась при по- 15 ком такого сращивания является испольмощи большого числа одноволоконных зование дорогостоящего оборудования. (дискретных) соединителей. Такой способ Процесс сварки плавлением характеритребовал больших затрат времени и исзуется значительными затратами времепользования большого количества соедини, а также тем, что невозможно впос 26706 ледствии 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 волокон, 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) 58-158621. 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-образ-. ных 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 используют адгезивные материалы, основной операцией становится разделение волокон, так как длина участка разделения должна быть точной во избежание смещений торцов световодов, что отрицательной 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 приведет к увеличению потерь в сигнале. Кроме того, держатель, описанный в указан 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ном выше патенте, не может обеспечить точную параллельность пластин, которая необходима для правильного поперечного совмещения пар 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 очень 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 оптико-волоконные 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 г.ластичным материалом. Однако это усложняет процесс и существенно увеличивает расходы. В патенте США № 4102561 описано устройство для сращивания, в котором применяют два элементе совмещения, сформованные из упругого материала, которые могут деформироваться, соприкасаясь с поверхностью волокон. Такое 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 а сигнале, чем при постепенном сжатии места стыка. Эти недостатки присущи также и другим конструкциям соединителей, 26706 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 первой группы оптических волокон со второй группой оптических волокон, содержащем первую и вторую пластины с поверхностями, образующими пару противоположных поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет первый ряд канавок для укладывания волокон, согласно изобретению, первая и вторая пластины соединены с помощью шарнира, образованного более тонкой шарнирной перемычкой и задающего линию сгиба между первой и второй пластинами, и первая пластина имеет первую и вторую площадки соответственно на первом и втором торцах первой пластины, причем площадки выступают за пределы соответственно первого и второго концов второй пластины и имеют поверхности с направляющими канавками, соосными для укладывания волокон. 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 волокна. 5 10 t5 20 25 30 35 40 45 50 55 8 Таким образом уменьшаются микросгибы 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. Рекомендуется, что первая и вторая пластины были выполнены из одного листа эластичного материала. Возможно, чтобы противоположные поверхности пластин были выполнены из эластичного материала. Предлагается, чтобы канавки для укладывания волокон были выполнены на противоположной поверхности второй пластины. Целесообразно, чтобы устройство содержало третью пластину, расположенную вблизи второй пластины и имеющую поверхность, образующую со второй пластиной вторую пару противоположных поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет второй ряд канавок для укладывания оптических волокон. Третья пластина может быть выполнена из эластичного материала. Предпочтительно, чтобы противоположные поверхности третьей и второй пластин были выполнены из эластичного материала. Возможно, чтобы по меньшей мере две из первой, второй и третьей пластин были выполнены из одного листа эластичного материала, имеющего линию сгиба, образующую шарнир. Рекомендуется, чтобы устройство содержало средство для направления первой части первой группы оптических волокон в первый ряд канавок для укладывания оптических волокон и направления второй части первой группы оптических волокон во второй ряд канавок для укладывания оптических волокон. Средство для направления первой части первой группы оптических волокон в первый ряд канавок для укладывания оптических волокон и направления второй части первой группы оптических волокон во второй ряд канавок для укладывания оптических волокон может быть выполнено в виде вставки, расположенной вблизи первого конца первой, второй и третьей пластин и имеющей первый ряд каналов, ведущий к первому ряду канавок для укладывания оптических волокон и второй ряд каналов, ведущий ко второму ряду канавок для укладывания оптических волокон. 26706 Первая, вторая и третья пластины могут быть выполнены из одного листа эластичного материала, который имеет две линии сгиба, образующие шарнир между соответственно первой и второй пластинами, и второй и третьей пластинами, и сложенный в форме буквы Z. В случае сращивания волокон с защищенным и оголенным участками, первый и второй концы первой пластины, в предпочтительном варианте, имеют наклонные поверхности, служащие опорой для оптических волокон вблизи перехода от их изолированного участка к оголенному, при этом направляющие канавки примыкают к наклонным поверхностям. При известной толщине изоляционного покрытия первая и вторая площадки могут быть выполнены заодно с первой пластиной и на ином уровне по отношению к первой пластине с учетом приблизительно толщины изоляционного покрытия, а наклонные поверхности имеют протяженность от направляющих канавок к противоположной поверхности первой пластины. Рекомендуется, чтобы наклонные поверхности имели канавки для укладки волокон, по существу соосные с канавками для сращивания волокон. Целесообразно, чтобы устройство содержало средство для создания зазора между противоположными поверхностями пластин вблизи из концов, посредством чего, когда пластины прижаты одна к другой» в центре устройства действует большая сила сжатия, чем на его концах. Средство для создания зазора между противоположными поверхностями пластин предлагается выполнить по меньшей мере на одной из пластин. Средство для создания зазора может содержать несколько упоров, закрепленных на противоположной поверхности первой пластины вблизи ее концов. Возможно, чтобы первая пластина имела по существу прямоугольную форму и по упору «а каждом ее углу. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению, аксонометрия; на фиг.2 - то же, с пространственным разделением деталей; на фиг.З - соединительный элемент, используемый в устройстве для сращивания пучкое оптических волокон в развернутом виде, аксонометрия; на фиг.4 - увеличенный разрез одного конца соединительного элемента, изображенного на фиг.З, на котором показана площадка со скатом, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 аксонометрия; на фиг.5 - разрез полностью собранного устройства для сращивания пучков оптических волокон, аксонометрия; 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 пример реализации пакетного варианта устройства для сращивания пучков оптических волокон, согласно изобретению, аксонометрия. На фиг.1 изображено устройство для сращивания пучков оптических волокон 1, согласно изобретению. Для устройства для сращивания пучков оптических волокон Г можно было бы использовать термин "соединитель", но этот термин обычно применяют для устройств, 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 2, 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 использование 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 ней 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, 11 26706 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 м 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 ^ожуха 3 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, выступ 9 и насадка 4 имеют наклонные поверхности 26 и 27, обеспечивающие лучший контакт поверхностей и затрудняющий выскакивание 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 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55Ч 12 элемента 5 проделывают канавку 29. Канавка 29 формирует область уменьшенной толщины, определяя тем самым линию 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 обрйзом создается "совмещающий шарнир" позволяющий, как объясняется ниже, более точно зафиксировать пластины 30 и 31, 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 & 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 тем, что она имеет удлинения или площадки 36, которые также имеют канавки 37, однако, канавки 37 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 иеизолированные). 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 13 26706 бы возникнуть, если бы изолированный и открытый участки световода лежали в одной плоскости. Другими словами, переход от изолированного участка к открытому находится 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, от 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 критичная, как в некоторых известных устройствах сращивания (так как отсутствуют V-образные канавки на пластине 30, которые должны размещаться 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 показан на фиг.1, демпферные упоры 39 создают зазор меж 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 ду пластинами 30 и 3 1 , 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 гарантирует 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 из* менение сжимающего усилия существенно снижает потери в сигнале, вызванные деформацией оптических волокон, т.е. известные устройства сращивания характе : ризуются 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 3 1 , в то время как нижняя поверхность клина 6 параллельна наклонной поверхности 40. Кроме того язычок 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 15 26706 известными способами. Заметим, что устройство для сращивания 1 может быть использовано для сращивания ленточных оптико-волоконных 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 оптико-волоконный кабель. Если сращивается ленточный оптико-волоконный кабель, то внешнее покрытие, содержащее индивидуально изолированные волокна, должно быть также удалено. После того, как волокна или ленточный оптико-волоконный 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 приблизительно 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 элемента 5, а не к его концам. 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, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 16 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 использования сращивателя очевидна из краткого перечисления описанных операций: зачистка и разведение волокон, установка их в корпусе 2 и задвигание клина 6. Вместо одиночного клина 6 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 па 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 рабочем состоянии может быть оставлен зазор 48, позволяющий для этих целей вставить отвертку или другой инструмент. Для создания сращивателя 1 может быть использовано несколько различных материалов. Соединительный элемент 5 можно изготовить из разнообразных пластичных металлов, таких, как мягкий алюминий. Предпочтительным является сплав на основе алюминия, широкое известный под маркой "3003", имеющий степень отпуска 0 и твердость по Бринеллю между 23 и 32. Другой приемлемый сплав известен как "1100" и имеет степень отпуска 0, и твердость И14 или Н15. Приемлемый предел прочность 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 операцию сращивания. В этом случае можно использовать чистые полимерные материалы. Подходящими для этих целей являются полиэтилентерефталат, полиэти 17 26706 ленгликольтерефталат, ацетат, поликарбонат, полиэфирсульфон, полиэфиркетон, полиэфиримид, поливиниленфторид, полисульфон и сополиэфиры, такие как Vivak (Торговая 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 мягче стекла, из которого сделаны оптические волокна, и плакировки, и который бы деформировался под действием сжимающего усилия, приложенного к волокнам. Желательно 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, в 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 изменении температуры. В качестве материалов для литья под давлением можно использовать жидкокристаллические полимеры, например, продающийся под маркой VECTRA A130 компании Hoechst Ceianese Corp,, Саммит, Нью Джерси. Размеры устройства для сращивания можно варьировать в широких пределах в зависимости от желаемого использования. Следующие (приблизительные) размеры предпочтительной реализации даются только для примера и не могут истолковываться в ограничительном смысле. Общая длина сращивателя 38 мм, его высота 6,7 мм, ширина 13 мм. Длина основной части кожуха 14 мм, а выступ имеет длину 7,1 мм и ширину 9,7 мм. Длина насад 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 18 ки 7,6 мм, а удлинений по 8,3 мм. Клин 6 имеет общую длину 14 мм, а длина части, соприкасающейся с язычком 10 мм. Ширина клина 6,5 мм, его максимальная толщина 1,5 мм, а минимальная толщина 0,76 мм. Что касается соединительного элемента 5, несколько приблизительные размеры, которые приводятся ниже, основаны на размерах распространенных многожильных ленточных оптико-волоконных кабелей. Длина пластины 30 (включая площадки 36) 28 мм, а длина пластины 31 20 мм. Обе пластины имеют толщину 530 мкм, демпферные упоры 39 приподняты над поверхностью 33 на 18 мкм. V-образные канавки 35 проделаны на расстояние 250 мкм друг от друга, имеют глубину 130 мкм и максимальную ширину 180 мкм. Канавки 37, которые в предпочтительной реализации имеют трапецеидальную 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 отстоит от поверхности 33 на 250 мкм. Еще два примера реализации изобретения показаны на фиг.6 и 7. На фиг.6 показан вариант исполнения торцевой крышки 17', которую можно использовать как на удлинении кожуха, так ина удлинении насадки. Торцевая крышка 17' используется для обеспечения дополнительной защиты от влияния среды благодаря отсеку 49, образованному стенкой 50, прикрепленной к внутренней 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 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 19 20 26706 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 вставку 57 с двумя рядами каналов 59, с помощью которых первая группа волокон, т.е. каждое второе волокно направляется вверх» 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 об 5 10 15 20 25 легчают совмещение волокон каналами 59. Разумеется, использование складывания гармошкой и направляющей вставки можно обобщить на соединительный элемент, имеющий больше двух слоев сростков. Несмотря на то, что изобретение было описано на конкретном примере его реализации, это описание не должно втолковываться 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 вояокон, 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 выходя за рамки объема данного изобретения, которые определены в формуле изобретения. ФИТ.2 13 21' ФИГ.1 8МИФ 91 \ CJMO 90Z92 26706 49 53 іб 24 чччччччччччччч^^лу: ФИГ.6 жщ/л ////////////А ФИГ.7 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О.Обручар Замовлення 526 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: G02B 6/38
Мітки: волокон, пристрій, другою, першої, зрощування, групою, групи, оптичних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/12-26706-pristrijj-dlya-zroshhuvannya-persho-grupi-optichnikh-volokon-z-drugoyu-grupoyu-optichnikh-volokon.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для зрощування першої групи оптичних волокон з другою групою оптичних волокон</a>
Попередній патент: Газовідвідний тракт агломераційної машини
Наступний патент: Пристрій для зрощування двох оптичних волокон
Випадковий патент: Оптико-кодовий пристрій для захисту від фальсифікації