Пристрій для зрощування двох оптичних волокон

Номер патенту: 26708

Опубліковано: 12.11.1999

Автори: ПАТТЕРСОН Річард А., ЛАРСОН Дональд К.

Є ще 4 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для сращивания двух оптических волокон, содержащее соединительное устройство, включающее первую и вторую пластины, каждая из которых имеет две концевые и центральную часть, средство для удержания волокон между пластинами, основание корпуса с первой и второй торцевыми стенками, каждая из которых имеет отверстие для введения одного из волокон, и полостью, в которой расположено соединительное устройство, а также насадку, отличающееся тем, что насадка имеет средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия пластин, причем сила сжатия в центральной части больше сил сжатия в их концевых частях.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил сжатия пластин содержит первое и второе криволинейные ребра, прикрепленные к насадке, для оказания давления соответственно на первую и вторую пластины соединительного элемента и прижатия их одна к другой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил сжатия пластин включает первую и вторую оппозитные выпуклые поверхности для оказания давления соответственно на первую и вторую оппозитные поверхности для оказания давления соответственно на первую и вторую пластины соединительного элемента и прижатия их одна к другой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадка содержит крышку, первое и второе ребра, прикрепленные к крышке и расположенные по существу перпендикулярно к ней, причем первое ребро имеет два конца и центральную часть, которая толще, чем концы, а второе ребро расположено по существу параллельно первому ребру.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что второе ребро имеет два конца и центральную часть, которая толще, чем концы.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первое и второе ребра имеют удаленные края и вблизи этих краев тоньше, чем в местах их крепления к крышке.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадка содержит крышку, первое и второе ребра, прикрепленные к крышке, расположенные по существу перпендикулярно к ней и по существу параллельно друг другу, и имеют обращенные внутрь поверхности, из которых по меньшей мере одна выпуклая.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что обращенные внутрь поверхности первого и второго ребра выпуклые.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадка имеет первую и вторую группу защелок, прикрепленных к ней, а основание - первую и вторую боковые полости, куда входят соответствующие защелки.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительное устройство содержит соединительный элемент, имеющий шарнир, образующие линию сгиба, а средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия содержит первое и второе криволинейные ребра, которые короче соответственно первой и второй пластин и соприкасаются с их соответствующими центральными частями.

Текст

1. Устройство для сращивания двух оптических волокон, содержащее соединительное устройство, включающее первую и вторую пластины, каждая из которых имеет две концевые и центральную часть, средство для удержания волокон между пластинами, основание корпуса с первой и второй торцевыми стенками, каждая из которых имеет отверстие для введения одного из волокон, и полостью, в которой расположено соединительное устройство, а также насадку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что насадка имеет средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия пластин, причем сила сжатия в центральной части больше сил сжатия в их концевых частях. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил сжатия пластин содержит первое и второе криволинейные ребра, прикрепленные к насадке, для оказания давления соответственно на первую и вторую пластины соединительного элемента и прижатия их одна к другой. . 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что средство для пос тепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил сжатия пластин включает первую и вторую оппозитные выпуклые поверхности для оказания давления соответственно на первую и вторую оппозитные поверхности для оказания давления соответственно на первую и вторую пластины соединительного элемента и прижатия их одна к другой. 4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что насадка содержит крышку, первое и второе ребра, прикрепленные к крышке и расположенные по существу перпендикулярно к ней, причем первое ребро имеет два конца и центральную часть, которая толще, чем концы, а второе ребро расположено по существу параллельно первому ребру. 5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что второе ребро имеет два конца и центральную часть, которая толще, чем концы. 6. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первое и второе ребра имеют удаленные края и вблизи этих краев тоньше, чем в местах их крепления к крышке. 7. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что насадка содержит крышку, первое и второе ребра, прикрепленные к крышке, расположенные по существу перпендикулярно к ней и по существу параллельно друг другу, и имеют обращенные внутрь поверхности, из которых по меньшей мере одна выпуклая. 8. Устройство по п.7( о т л и ч а ю щееся тем, что обращенные внутрь поверхности первого и второго ребра выпуклые. 9. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что насадка имеет первую и вторую группу защелок, прик С > О 00 О 26708 репленных к ней, а основание - первую и вторую боковые полости, куда входят соответствующие защелки. 10. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что соединительное устройство содержит соединительный элемент, имеющий шарнир, образующие ли нию сгиба, а средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия содержит первое и второе криволинейные ребра, которые короче соответственно первой и второй пластин и соприкасаются с их соответствующими централоными частями. Изобретение относится к устройству для сращивания двух оптических волокон и может быть использовано в промышленности - при производстве средств связи и в устройствах для передачи информации. В настоящее время известны различные устройства для сращивания оптических волокон. Их наиболее важной характеристикой является то, что при сращивании оптических волокон в этих устройствах, обеспечивается плохое совмещение волокон, в результате чего возникают потери в сигнале. Для того, чтобы избежать этого, необходимо: во-первых, торцы оптических волокон должны быть как можно плотно состыкованы, иначе возникает торцевое смещение. Влияние любого воздушного зазора между стыкуемыми волокнами можно снизить путем применения вещества (геля) для согласования коэффициентов преломления. Во-вторых, оси волокон вблизи места соединения должны быть в общем параллельны, так, чтобы свет, распространяющийся в одном волокне, попадал в другое волокно под углом как можно ближе к прямому или с углом падения 0°, иначе возникает осевое или угловое смещение. И, наконец, оси волокон должны быть совмещены в поперечном направлении, чтобы обеспечить максимальное перекрытие площадей на торцах, иначе возникает боковое или поперечное смещение. Это совмещение особенно важно, поскольку диаметр центральной стеклянной жилы в одномодовых волокнах составляет всего около 8 мкм, и отклонение осей всего на 1 мкм может вызвать значительные потери в сигнале. 3864018, 4028162, 4046454, 4102561, 4220397, 4730892 и 4865413. Канавки в подложке обеспечивают простой метод, удерживаются в канавках с помощью прижимной пластины, или еще одной подложки с канавками, или с помощью клея. Канавки могут быть вогнутыми или V-образными. Вогнутые канавки дают две основные точки контакта с волокном, тогда как V-образные канавки с противоположной плоской поверхностью дают три точки контакта. V-образные канавки в двух противоположных лотках дают четыре точки контакта, как это показано в патенте США № 4046454. В некоторых известных конструкциях сращивателей совмещается идея V-обраэных канавок и складывающегося или шарнирного соединительного элемента. Причем форма V-обрааных канавок обеспечивает возможность поворота пластин соединительного элемента вокруг оси шарнира. Сращиваемые волокна располагаются не в указанных V-образных канавках, а между пластинами соединительного устройства. Такие устройства описаны в патентах США № 4029390, 4254865 и 4865412, а также в японских заявках 5326162 и 58-158621. Технические решения, которые описаны в указанных выше документах, имеют ряд преимуществ: простота изготовления - путем штамповки, небольшое прикладывание усилия при введении волокна, что предотвращает его коробление и деформацию, удержание волокон без помощи клеев и эпоксидных смол, а также возможность повторного использования этих устройств. 5 10 15 20 25 30 35 В нескольких известных устройствах 40 Однако, несмотря на то, что; сущестдля сращивания волокон сделаны попытвует достаточно много различных устки оптимизировать совмещение волокон ройств для сращивания оптических волопутем использования подложек и лотков, кон, обеспечение сращивания оптических имеющих одну или более канавок для волокон надежным, быстрым и экономичразмещения волокон. Такие устройства 45 ным способом остается пока нерешенной описаны, например, в патентах США № проблемой. 26708 Например, известный шарнирный элемент не всегда сгибается по одной и той же линии. Без точного складывания соединительного элемента по линии параллельной канавкам для волокон нарушает- 5 ся совмещение волокон и их последующее удержание, поскольку в результате происходит неточная фиксация двух половин соединительного элемента, что особенно опасно, когда обе половины имеют 10 V-образные канавки. Было обнаружено, что эластичные шарнирные элементы, подобные описанным в патенте США № 4824197 (не имеет отношения к данному уровню техники) требуют отжига лосле их изго- 15 товления, чтобы получить шарнир, который бы надежно выдерживал сгибание на 180°. Резкое сжатие оптического волокна вблизи места стыка приводит к деформа- 20 ции волокна, которая вызывает более значительные потери в сигнале, чем в случае более плавного сжатия в направлении к месту стыка. В известных устройствах для сращи- 25 вания оптических волокон также недостаточно обращалось внимание на оптимизацию геометрии V-образных канавок. Например, в патенте США № 4046454 V-образные канавки имеют тупые углы, озна- 30 чающие, что четыре точки контакта не будут полностью симметричны относительно волокна. Это может вызвать нежелательное поперечное смещение волокон и, следовательно, повышенные потери сиг- 35 нала в сростке оптических волокон. Это также относится к шарнирным соединительным элементам, в которых плоская поверхность прижимает волокна к 60° Vобразной канавке. Поскольку плоскую по- 40 верхность шарнирно прижимают к поверхности с канавкой и поскольку волокна лишь частично погружены в канавку, то, когда соединительный элемент находится в закрытом, сжатом состоянии, плоская 45 поверхность оказывается непараллельной поверхности, в которой выполнены канавки, например, в патенте США № 5013123. Поскольку эти две поверхности непараллельны, то три линии или поверхности, 50 соприкасающиеся с волокном, не будут располагаться симметрично относительно волокна, что также приведет к нежелательному поперечному смещению торцов сращиваемых волокон. 55 Один из последних недостатков, связанных с рассматриваемым уровнем техники сращивания оптических волокон, касается использования средств для согласования показателей преломления двух во локон. Как было указано выше, потери на отражение можно уменьшить, помещая жидкость или гель для согласования показателей преломления в месте стыка волокон. Однако часто этот гель содержит пузырьки, примеси и другие неоднородности, которые могут дрейфовать во время процедуры соединения и после нее под действием изменений температуры. Такой дрейф геля и микропузырьков может оказать вредное воздействие на качество сростка. Известно также устройство для сращивания волокон, описанное в патенте США № 4818055, которое является прототипом заявляемого устройства для сращивания двух оптических волокон. Известное устройство для сращивания двух оптических волокон содержит соединительное устройство, включающее первую и вторую пластины, каждая из которых имеет две торцевые и центральную части, основание, имеющее первую и вторую торцевые стенки, каждая из которых имеет отверстие для введения одного из волокон, и полость для соединительного устройства, а также насадку для сжатия соединительного устройства. В таком устройстве происходит резкое сжатие оптического волокна, что приводит к его деформации, что, в свою очередь, вызывает значительные потери сигнала. Задачей изобретения является создание устройства для сращиваний двух оптических волокон, в котором путем создания постепенного сжатия соединительного устройства достигается уменьшение вносимых потерь, возникающих в месте сжатия, что уменьшает потери сигнала и улучшает качество связи. Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для сращивания двух оптических волокон, содержащем соединительное устройство, включающее первую и вторую пластины, каждая из которых имеет две концевые и центральную часть и средство для удержания волокон между пластинами, основание корпуса с первой и второй торцевыми стенками, каждая из которых имеет отверстие для введения одного из волокон и полостью, в которой расположено соединительное устройство, а также насадку, согласно изобретению, насадка имеет средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия пластин, причем сила сжатия в центральной части пластин больше сил сжатия в их концевых частях. 26708 Конструкция насадки, позволяющая создать постепенное сжимающее усилие, приложенное только к центральной части соединительного устройства, способствует уменьшению вносимых потерь в месте еращивания оптических волокон. Рекомендуется, чтобы средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия пластин содержало первое и второе криволинейные ребра, прикрепленные к насадке, для оказания давления соответственно на первую и вторую пластины соединительного элемента и прижатия их одна к другой. . Возможно, чтобы средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил .для сжатия пластин включало первую и вторую оппозитные выпуклые поверхности для оказания давления соответственно на первую и вторую пластины соединительного элемента и прижатия их одна к другой. Целесообразно, чтобы насадка содержала крышку, первое и второе ребро, прикрепленные к крышке и расположенные по существу перпендикулярно к ней, причем первое ребро имеет два конца и центральную часть, которая толще, чем концы, а второе ребро расположено по существу параллельно первому ребру. Предпочтительно, чтобы второе ребро имело два конца и центральную часть, которая толще больше, чем концы. Возможно, чтобы первое и второе ребра имели удаленные края и вблизи этих краев тоньше, чем в местах их прикрепления к крышке. Необходимо, чтобы насадка содержала крышку, первое и второе ребра, прикрепленные к крышке, расположенные по существу перпендикулярно к ней и по существу параллельно друг к другу, и которые имели бы обращенные внутрь поверхности, из которых по меньшей мере одна выпуклая. Возможно, чтобы обращенные внутрь поверхности первого и второго ребер были выпуклые. Целесообразно, чтобы насадка имела первую и группу защелок, прикрепленных к ней, а основание - первую и вторую боковые полости, куда входят соответствующие защелки. Рекомендуется, чтобы соединительное устройство содержало соединительный элемент, имеющий шарнир, образующие линию сгиба, а средство для постепенного прикладывания к первой и второй пластинам сил для сжатия пластин содержало 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 бы первое и второе криволинейные ребра, которые были бы короче соответственно первой и второй пластин и соприкасались бы с их соответствующими центральными частями. На фиг.1 изображен соединительный элемент в открытом состоянии, вид сверху; на фиг.2 - соединительный элемент в открытом состоянии с совмещающим шарниром, определяемым продольным пазом, вид сбоку; на фиг.З - соединительный элемент в закрытом состоянии с волокном, расположенным в V-образной канавке; на фиг.4а - 46 изображают геометрию V-образных канавок и контактной поверхности; на фиг.5 - иллюстрирует применение меньшего угла V-образные канавки для компенсации деформации, возникающей в эластичной поверхности канавки, а также показывающий ушютнительные выступы для изоляции геля, согласующего коэффициенты преломления; на фиг.6 изображает в аксонометрии устройство для сращивания оптических волокон, согласно изобретению, с пространственным разнесением деталей, включая корпус и соединительный элемент; на фиг.7 - изображает насадку корпуса устройства для сращивания оптических волокон, согласно изобретению, вид снизу; на фиг. 8 - изображает центральный поперечный разрез устройства для сращивания оптических волокон в закрытом состоянии, на котором показано сжатие соединительного элемента. На чертежах, в частности на фиг.1, показан соединительный элемент 1 для соединения оптических волокон по данному изобретению. Соединительный элемент 1 выполнен из листа 2 деформируемого материала, предпочтительно пластичного материала, такого, как алюминий, хотя допустимо использование полимерных материалов, например, полисульфона. Соображения по выбору материалов приводятся ниже. Для соединительного элемента 1 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. Все особенности соединительного элемента 1, показанного на фиг.2, соз 26708 даются на листе 2, для чего применяются чеканка, литье, штамповка, вырубка или фрезерование. Прежде всего, на внешней поверхности 3 листа 2 вдоль всей его длины выполняют канавку 4. Канавка 4 расположена посередине и образует область уменьшенной толщины, которая определяет шарнир, разделяющий лист 2 на две части или пластины 5 и 6. В одной из реализаций настоящего изобретения обе эти пластины имеют V-образные канавки 7 и 8, выдавленные на внутренней поверхности 9 листа 2. Следует отметить, что эти канавки не обязательно должны иметь острый угол, чтобы их можно было бы считать V-образными; при малых размерах канавок вершина буквы "V" может быть несколько скруглена или даже уплощена, но в целом форма канавки все равно напоминает букву "V". "V-образные канавки 7 и 8, как правило, параллельны канавке 4 и находятся на одинаковом расстоянии от нее, однако их протяженность меньше, чем длина листа 2. К канавкам 7 и 8 примыкают вогнутые углубления 10 и 11 соответственно, посредством чего, когда пластины 5 и 6 сложены вместе (как показано на фиг.З), углубления 10 и 11 образуют направляющий конус для оптического волокна 12. Основное отличие настоящего изобретения заключается в усовершенствованном шарнире 13, линия сгиба которого обеспечивает точную поперечную установку V-образных канавок 7 и 8. Существенным признаком в этом отношении является наличие другой канавки, или паза 14 на поверхности 9, находящегося напротив канавки 4. Паз 14, который предпочтительно имеет форму неглубокой V-образной канавки, расположен над осью канавки 4. Испытания показали что наличие такого совмещающего шарнира 13 обеспечивает более точную установку пластин 5 и б, чем при отсутствии паза 14, а именно, в пределах +30 мкм (3 5 ). Более того, установка становится более предсказуемой и повторяемой, что делает операцию складывания пластин некритичной. Совмещающий шарнир 13 можно использовать для совмещения любых канавок, а не только V-образной формы. Даже если канавка имеется только на одной из пластин 5 или б, что устраняет необходимость в совмещении противоположных канааок, все равно желательно использовать совмещающий шарнир 13 для оптимальной фиксации углублений 10 и 11, что позволяет сформировать направляющий конус правильной формы. 10 Дополнительная предсказуемость совмещающего шарнира может быть обеспечена, если канавка 4 будет вырезана или выдавлена так, чтобы образовывалась вы5 пуклая поверхность на одной стороне шарнирной перемычки 15, это задает радиус изгиба в шарнире и позволяет иметь более толстую шарнирную перемычку 15 без ухудшения ее гибкости. Утолщение пере10 мычки, в свою очередь, придает элементу структурную целостность, и при испытаниях такой шарнир выдерживает полное закрывание и открывание без разрушений. Соединительные элементы по патен15 там США 4824197 и 5013123 допускают изгиб на каждом шарнире только на 90°, а шарнир в соединительном элементе 1 должен выдерживать изгиб близкий к 180°; для обеспечения такого изгиба соедини20 тельные элементы, описанные в упомянутых патентах, требуют отжига после штамповки, но в случае совмещающего шарнира 13 в этом нет необходимости. Теперь обратимся к фиг.З, где соеди25 нительный элемент 1 для оптических волокон показан в закрытом состоянии, когда волокно 12 зажато между V-образными канавки 7 и 8 пластин 5 и 6. Оптические волокна могут быть вставлены в сое30 динительный элемент 1, находящийся в сложенном (но не в закрытом, сжатом) состоянии в корпусе устройства для сращивания оптических волокон, как показано в патенте США 4818055. Такой корпус 35 включает в себя основание и насадку. Когда насадка перемещается из открытого положения в закрытое положение, два профильных ребра скользят по пластинам 5 и 6, прижимая их друг к другу. Кромки 40 вдоль наружной поверхности 3 пластин 5 и 6 целесообразно закруглить, чтобы облегчить их скольжения по профилям ребер. Листовой материал 2 должен быть дос45 таточно деформируемым, чтобы частично повторять поверхность оптического волокна 12 в местах соприкосновения. Вдобавок к улучшенной передаче сигнала, это позволяет более прочно закрепить волок50 но и облегчает сращивание двух оптических волокон разных диаметров. Следовательно, лист 2 можно изготовить из разнообразных пластических металлов, та-, ких, как мягкий алюминий. Предпочтитель55 ным является сплав на основе алюминия, ' широко 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 Н14 11 26708 или Н15. Приемлемый предел прочности изменяется от 35 до 115 МПа. Для изготовления листа 2 можно использовать и другие металлы и сплавы или их прокат. К ним относятся медь, олово, цинк, свинец, индий, золото или их сплавы. Предпочтительным может оказаться прозрачный соединительный элемент, который бы облегчил операцию сращивания. В этом случае для листа 2 можно использовать чистые полимерные материалы. Подходящими для этих целей являются полиэтилентерефталат, лолиэтиленгликольтерефталат, ацетат, поликарбонат, полиэфирсульфон, полиэфиркетон, полизфиримид, поливинилиденфторид, полисульфон и сополиэфиры, такие как Vivak (торговая марка Sheffild Plastics, Inc., Шеффилд, Массачусетс). Как альтернативу изготовлению листа из эластичных материалов для листа 2 можно использовать более жесткие материалы при условии, что V-образные канавки и контактные поверхности покрыты эластичным материалом. Главное требование - то, чтобы этот материал был мягче стекла, из которого сделаны оптические волокна, и плакировки, и который бы деформировался под действием сжимающего усилия, приложенного к оптическим волокнам. Желательно также, чтобы этот материал был эластичным при малых условиях, и таким образом имел достаточный запас эластичности для обеспечения постоянного давления на оптические волокна после того, как пластины 5 и 6 прижаты друг к другу. Кроме того, покрытие может иметь также эластичный материал для предохранения его от стачивания во время введения оптических волокон. Например, на поверхность 9 соединительного элемента 1 можно нанести упрочняющее покрытие толщиной от 1 мкм до 2 мкм. Размеры листа 2 можно варьировать в широких пределах в зависимости от использования. Следующие (приблизительные) размеры предпочтительной реализации даются только для примера и не могут истолковываться в ограничительном смысле. Размер листа 2 около 18 мм по наибольшей ширине. Как для металлов, так и для полимерных материалов, предпочтительная толщина около 0,51 мм. Ширина паза 14 около 0,56 мм, а его максимальная глубина, измеренная от поверхности 9, около 0,1 мм. Ширина канавки 4, измеренная на уровне поверхности 9, около 0,1 мм. Ширина канавки 4, измеренная на уровне поверхности 3, приблизительно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 1,1 мм, а на уровне шарнирной перемычки 15 - 0,46 мм; ее максимальная глубина от поверхности 3 около 0,33 мм. Выпуклая поверхность 16 имеет радиус кривизны около 0,39 мм. С учетом указанных величин, V-образные канавки 7 и 8 предпочтительно расположены на расстоянии приблизительно 0,9 мм от линии сгиба, определяемой пазом 14. V-образные канавки 7 и 8 должны иметь максимальную ширину около 129 мкм. На фиг.4а и 46 показана новая геометрия углов V-образных канавок, примененная в соединительном элементе 1. Как отмечалось в уровне техники, предшествующие устройства для сращивания оптических волокон на основе V-образных канавок сжимают волокна не полностью симметрично, что вызывает нежелательную деформацию волокна и увеличивает потери сигнала в сростке. В отличие от этого, соединительный элемент 1 обеспечивает радиальную ориентацию сил, воздействующих на волокно, путем уравновешивания местоположения сращиваемых волокон, в соединительном элементе 1, в котором между пластинами 5 и 6 в закрытом или сжатом состоянии остается небольшой угол, это реализовано с помощью смещения углов V-образной канавки по отношению к поверхности 9. На фиг.4а внутренние углы V-образных канавок 7 и 8 являются прямыми, однако углы а и £ не равны. Они выбраны так, чтобы дополнить угловое разведение пластин 5 и 6. В частности, в данной реализации изобретения пластины 5 и 6 разведены на угол Y . приблизительно равный 6°. В закрытом или сжатом состоянии, углы а равны примерно 138°, т.е. дополнительные углы наклона - около 42°. Углы р - соответственно около 132°, то есть дополнительные углы наклона - около 48°. Эти углы (для двух противоположных V-образных канавок) определяются равенством а = 135° + у/2 и р = 135° - у/2. Естественно, можно было бы сделать оба угла наклона одной V-образной канавки 45° и создать угловое смещение во второй V-образиой канавке, т.е. сделать ее угол а =135° + у. В конструкции, приведенной на фиг.4б (которая считается предпочтительной реализацией) имеется только одна V-образная канавка 17с внутренним углом 60° (и с углами наклона к поверхности 9 также по 60°). В дополняющей контактной поверхности 18 создано угловое смещение 5 относительно поверхности 9. Угол 5 равен 180° - у ( у снова предпочтительно равен 6°). Другими ело 13 26708 вами, несмотря на то, что в приведенных конструкциях две поверхности 9 непараллельны, точки контакта между соединительным элементом 1 и волокном 12 образуют по существу правильный многоугольник, такой как квадрат 19 на фиг.4а и равносторонний треугольник 20 на фиг.4б. Основной принцип смещения, определяющего угловую геометрию канавок, может быть применен к соединительным элементам, имеющим более четырех точек контакта. Совмещающий шарнир 13 расширяет технологические возможности многоконтактных зажимов, а также канавок, имеющих полукруглое сечение. Оптимизация их геометрии обеспечивает также лучшее совмещение волокон различных размеров. Из приведенного описания специалисту в данной области понятно, что поскольку оптические волокна могут быть слегка вдавлены в канавку, сделанную из эластичного материала, желательно обеспечить начальный внутренний угол канавки несколько меньше, чем требуется для симметричного размещения волокна в канавке. Например, если в соединительном элементе 1 используются две противоположные V-образные канавки, как показано на фиг.4а, то внутренние углы должны быть несколько меньше, чем 90°. Таким образом, когда волокно зажимается между пластинами 5 и 6, эластичный материал вдоль поверхности V-образных канавок 7 и 8 будет деформироваться в точках соприкосновения с волокном 12, обеспечивая эффективный угол приблизительно 90°. В этом смысле термин "эффективный угол" к углу, определяемому вершиной V-образной канавки и точками максимальной деформации эластичного материала в местах его контакта с волокном. Аналогично, если в устройстве для сращивания оптических волокон используется только одна V-образная канавка, как показано на фиг.4б, внутренний угол должен быть несколько меньшим, чем 60°. На фиг. 5 показан соединительный элемент 1, в котором внутренние поверхности пластин по существу параллельны, когда соединительный элемент находится в закрытом состоянии. На фиг.5 показана деформация поверхностей V-образной канавки и насколько начальный угол канавки отличается от эффективного угла, показанного пунктирными линиями 21. Величина внутреннего угла V-образной канавки непосредственно зависит от количества перемещаемого эластичного маіериала, которое, в свою очередь, зави 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 сит от пластичности материала, образующего поверхности канавки, и от приводного усилия, вдавливающего волокно в Vобразную канавку. Так как для создания соединительного элемента 1 может использоваться широкий спектр материалов _ и поскольку имеется множество различных механизмов для приложения к элементу сжимающего усилия, невозможно указать единственную величину внутреннего угла, которая обеспечит оптимальный угол эффективный угол. В предпочтительной реализации по фиг.46, использующей сжимающую насадку, описанную ниже, было эмпирически установлено, что для получения эффективного угла V-образной канавки около 60°, внутренний угол должен быть в пределах 46-59°. Возвращаясь к фиг.1, укажем, что в соединительном элементе 1 предпочтительно используется гель 22, находящийся внутри него и имеющий соответствующий коэффициент преломления, улучшающий передачу света через стык двух волокон. Такие гели широко распространены. Как отмечалось в описании уровня техники, использование такого геля может привести к нежелательному дрейфу микропузырьков или других включений в области стыка волокон. Такой дрейф можно остановить путем создания отверстия 23 вблизи центра соединительного элемента 1. Открытый участок внизу совмещающего шарнира 13, примыкающий к месту стыка волокон, устраняет разницу давлений, которая в противном случае вызывала бы дрейф геля в области стыка, особенно в результате изменения температуры. Отверстие 23 может быть вырублено в листе 2 в процессе вырубки соединительного элемента 1; последующая штамповка различных канавок и пазов обычно приводит к тому, что отверстие 23 имеет форму песочных часов. В предпочтительной реализации вентиляционное отверстие 23 имеет диаметр около 0,76 мм. Продольный вентиляционный канал 24 может быть по желанию выдавлен в поверхности § между отверстием 23 и канавками 7 и 8, обеспечивая обмен жидкости между вентиляционным отверстием 23 и канавками. В качестве альтернативы созданию вентиляционного отверстия можно обеспечить средства для предотвращения перемещения геля для согласования коэффициентов преломления, создав, например, препятствия с обеих сторон V-образмой канавки вблизи места стыка вместо устранения любой разницы давлений. Han 15 26708 ример, в реализации, показанной на фиг.5, где внутренние поверхности пластин плотно прилегают друг к другу в закрытом, или сжатом состоянии соединительного эле.мента 1, на одной или на обеих пластинах могут быть созданы специальные приспособления, обеспечивающие герметизацию области V-образной канавки. Одно из таких приспособлений - пара ребер или выступов 25, выполненных на поверхности одной из пластин. Таким образом, когда соединительный элемент закрыт, выступы 25 упираются в противоположную поверхность, вызывая небольшую деформацию последней, что обеспечивает изоляцию от окружающей среду, предотвращая дрейф геля вблизи места стыка волокон. Обратимся к фиг.б-8, на которых корпус устройства для сращивания оптических волокон 26 нового типа для удержания и приведения в действие соединительного элемента 1. Корпус 26 по существу идентичен корпусу устройства для сращивания оптических волокон, описанному в патенте США 48t8055 за исключением того, что он имеет криволинейную поверхность (выполняющую функцию кулачка), обеспечивающую постепенное сжатие и центровку, как будет показано ниже. Корпус 28 имеет насадку 27 и основание 28. В основании 28 имеется раскрытие или центральная полость 29, в которой размещен соединительный элемент 1 и две боковые полости 30 для размещения в них сцепляющих язычков 31 насадки 27. Сцепляющие язычки 31 надежно закрепляют насадку 27 на основании 28. Торцевые стенки основания 28, кроме того, имеют отверстия 32, которые позволяют вводить оптические волокна в предварительно собранное устройство для сращивания оптических волокон. 8 дополнение к сцепляющим язычкам 31 на насадке 27 имеется также два, как правило, параллельных ребра 33, которые перпендикулярно входят в полость 29 и охватывают соединительный элемент 1. Сцепляющие язычки 31 и ребра 33 предпочтительно отливать цельно с насадкой 27. В предварительно собранном состоянии, насадка 27 еще не полностью вставлена в основание 28, тем самым оставляя соединительный элемент 1 в приоткрытом состоянии, с разведенными пластинами, облегчая введение оптических волокон в его V-образные канавки. Затем, когда насадку 27 полностью погружают в основание 28, ребра 33 надавливают на пластины 5 и 6 соединительного элемента 1, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 16 прижимая их друг к другу и зажимая оптические волокна. Усовершенствование корпуса 26 заключается в постепенном утолщении криволинейной поверхности 34 ребер 33 в области их середины, как у ребра 33а, показанного на фиг.7, представляющей ввод насадки снизу. Сечение на фиг.8 это центральное сечение закрытого или приведенного в рабочее положение устройства для сращивания оптических волокон, на котором дополнительно показано, что ребра 33 тоньше у своих концов 35, чем у точки прикрепления к верхней крышке 36. Другими словами, ребро 33а в месте присоединения к верхней крышке 36 насадки 27, образует выпуклую поверхность, обращенную внутрь. В другом варианте ребра могут иметь длину, намного меньшую, .чем длина соединительного элемента 1, как, например, ребро 336. В этом случае соединительный элемент 1 может изгибаться до открытого состояния у своих торцов, и обеспечивается постепенное увеличение действующей на волокно прижимной силы при приближении к центру. Было обнаружено, что обе эти" конструкции уменьшают вносимые потери, связанные с микросгибами и деформацией волокон, которые имеют место в других устройствах для сращивания оптических волокон. Если используются ребра типа ребра 33а, то они предпочтительно имеют длину 18 мм. Понятно, что постепенное сжатие можно достичь, если такую форму и толщину будет иметь только одно ребро, а другое будет иметь плоскую внутреннюю поверхность. Однако, 8 предпочтительной реализации используются ребра, подобные ребру 336, которые имеют длину около 6,4 мм и расстояние между ними 1,3 мм. Усовершенствованные ребра 33а и 336 можно использовать в соединительном элементе t или в соединительном элементе, представленном в патенте США № 4818055, а также другими соединительными элементами, требующими сжатия двух противоположных пластин. Несмотря на то, что изобретение было описано на конкретном примере его реализации, это описание не должно толковаться в ограничительном смысле. Спе55 циалисты в данной области смогут найти различные варианты реализации данного изобретения. Например, соединительный элемент 1 может быть снабжен защелками, как в патенте США № 4824197 для фиксации соединительного элемента в 26708 17 закрытом состоянии. Соединительный элемент 1 может также иметь несколько канавок для сращивания более одной пары волркон. Таким образом, считается, что . ; 24 ю '* » ' ь1- . а а ; г : : « її все эти модификации не выходят за рамки действительного объема изобретения и соответствуют прилагаемой формуле изобретения. z і • 10 J . 4 ™ о 18 Z 22 , 14 - 11 23 6 \ ФИГ.1 Ч ФИГ.З 26708 ФИГ.4 А ФИГ.4 В ФИГ.5 26 31 \ 26 28 ФИГ.6 26708 ФИГ.7 12 ФИГ.8 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

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: G02B 6/38

Мітки: пристрій, оптичних, двох, волокон, зрощування

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/12-26708-pristrijj-dlya-zroshhuvannya-dvokh-optichnikh-volokon.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для зрощування двох оптичних волокон</a>

Подібні патенти