Волоконно-оптичний з’єднувач для з’єднання та роз’єднання оптичного волокна з розеткою

1 Волоконно-оптический соединитель для соединения и разъединения оптического волокна с розеткой, имеющей трубчатый конец, наружная поверхность которого имеет выступы и направляющий паз, содержащий полый цилиндрический каркас, имеющий первый и второй концы, на котором установлен с возможностью скольжения относительно каркаса трубчатый корпус, имеющий скос на его внутренней поверхности, муфту для заделки оптического волокна, расположенную внутри каркаса, вблизи первого конца и средства для перемещения ее относительно каркаса, защелку выполненную в виде двух гибких параллельных лепестков, прикрепленных одним концом к наружной поверхности каркаса, расположенных вдоль каркаса в направлении его первого конца, при этом корпус и каркас расположены вокруг наружной поверхности трубчатого конца розетки, отличающийся тем, что каждый из лепестков защелки имеет отверстие для размещения в них выступов розетки а скос корпуса выполнен в виде наклонных поверхностей разнесенных между со бой в радиальном направлении по отношению к отверстию в лепестке защелки 2 Волоконно оптический соединитель по п 1, отличающийся тем, что каркас содержит штифт, а муфта содержит шлиц для совмещения каркаса с направляющим пазом розеточной части 3 Вопоконно-оптический соединитель по пп 1 или 2, отличающийся тем что он содержит упрочняющий элемент связанный с оптическим волокном у заднего конца каркаса, зафиксированный на его наружной поверхности 4 Волоконно-оптический соединитель по любому из пп 1 - 3, отличающийся тем что корпус содержит пазы для размещения отгибающихся радиально наружу лепестков защелки и колпачок, а каркас содержит лапки, прикрепленные к его наружной поверхности для размещения каркаса внутри корпуса и обеспечения устойчивости к боковым нагрузкам, действующим на оптическое волокно 5 Волоконно-оптический соединитель по любому из пп 1 - 4, отличающийся тем, что он дополнительно издержит втулку, внутри каркаса вблизи его заднего конца для центровки оптического волокна в муфте и кольцевой буртик на ней, входящий в кольцевую канавку, выполненную во внутренней поверхности каркаса 6 Волоконно-оптический соединитель по любому из пп 1 - 5, отличающийся тем, что внутренняя поверхность каркаса вблизи его первого конца имеет кольцевой заплечик, а средства допускающие относительное смещение муфты и каркаса содержат держатель муфты, имеющий первый и второй концы и увеличенный участок вблизи первого конца, причем муфта прикреплена к первому концу держателя муфты, а держатель муфты установлен с возможностью скольжения в первом конце каркаса, при этом часть держателя муфты охватывает цилиндрическая пружина, которая одним своим концом упирается в увеличенный участок держателя муфты, а вторым - в кольцевой заплечик каркаса О Г СМ СІ 27424 Изобретение относится к устройствам для соединений оптических волноводов и, в частности,к быстроразъемному волоконно оптическому соединителю, совместимому с розеточной частью соединителей типа ST^ Применение оптических волокон для скоростной связи и передачи данных с помощью оптических сигналов стало широко распространенным В настоящее время уже используются сотни тысяч миль оптического волокна Поэтому появилась необходимость в легко стыкуемых и расстыкуемых волоконно-оптических соединителях, и была проведена большая работа по их конструированию Термин "соединитель" в данном случае означает изделие, допускающее соединение разъединение и повторное соединение двух оптических волокон в противоположность термину "сращивание", который обычно означает постоянное неразъемное соединение волокон Некоторые конструкции волоконно-оптических соединителей предусматривают баионетный замок [1J В простейшем виде такой замок содержит соединительный узел, имеющий один или более ориентированных^наружу выступов, а также поворотное гнездо со спиральным лазом для размещения язычков Соединительный узел может содержать двустороннюю розеточную часть, стыкующуюся с двумя гнездами т о одному на каждом конце волокна [2] Дальнейшее усовершенствование касается способа поворота гнезда относительно соединительного узла Установлено, что в процессе соединения поворот гнезда приводит к нежелательному истиранию торцов волокна Для предотвращения этого корпус соединителя /муфта/ может иметь средства для совмещения его с розеточной частью соединителя [3] В патенте США [4] такие средства объединены с "байонетным замком" Подобная конструкция имеет название соединитель типа ST* (ST® - см промышленные каталоги фирмы Amencan Telephone and Telegraph Co США) В каждом трубчатом конце розеточной части имеется направляющий паз для направляющего штифта, прикрепленного к несущей части муфты вилки, эти элементы предотвращают поворот муфты относительно розеточной части, которое в противном случае поврехсдает торцы волокон Розеточная часть имеет также диаметрально противоположные выступы, входящие в спиральные или J -образные пазы на байонетном цоколе вилки Цоколь соединен с муфтой таким образом, что он может свободно поворачиваться относительно муфты В розеточной части обычно помещены направляющая втулка ДЛИ муфт В базовой модели соединителя типа ST® имеются дополнительные элементы, например, колпачковый удлинитель [5] Хотя соединитель типа STW прост в эксплуатации, он все же имеет ряд недостатков Первый заключается в том. что для соединения с розеточной частью цоколь поворачивают вручную Это исключает применение соединителя в узлах с высокой плотностью монтажа, где недостаточно места для манипулирования цоколем Кроме того. необходимость поворота цоколя относительной розеточной части препятствует группировке сое динителей, т е установке множестваа соединителей в общий корпус, например дуплексных волоконно оптических соединителей [6] При использовании их в системах накопления данных с волоконно-оптическими связями Вместо байонетного замка в дуплексных соединителях для стыковки розеточной части соединителя и вилки обычно применяют защепки Кроме того, рычаги защелок используются для моментального соединения в различных симплексных соединителях Однако отпуск защелок в большинстве этих конструкций все еще требует манипуляции приводными рычагами, и поэтому они также не могут применяться в узлах с высокой плотностью монтажа, как и соединители типа ST® Этот недостаток устранен в пушпульном волоконно-оптическом соединителе, широко используемый в настоящее время и известный как соединитель типа SC1", впервые выпущен фирмой Nippon Telegraph and Telephone (Япония) Более подробное описание приведено в публикации Японской Ассоциации Стандартов /Japanese Standards Association/ "Japanese Industrial Standard JIS С 5973 for F04-type optical fiber connectors" В этой конструкции также используется двусторонняя розеточная часть, но и она, и вилка имеют прямоугольное поперечное сечение Вилка содержит держатель муфты удерживающий муфту Держатель муфты имеет вырезы, которые зацепляют крюки защелок, являющихся элементом розеточной части Вилка кроме того содержит скользящий корпус, охватывающий держатель муфты В корпусе выполнены пазы с боковыми скосами у переднего конца Если вилку вставить в розеточную часть, крюки входят в вырезы Натяжение волоконно-оптического кабеля не приводит к разъединению элементов, поскольку он непосредственно прикреплен к каркасу, соединенному только с держателем муфты, однако при извлечении корпуса из розеточной части скосы взаимодействуют с передними расширенными участками защепок, поднимая их и высвобождая крюки из вырезов Аналогичный быстроразъемный пушпульный волоконно-оптический соединитель для соединения и разъединения оптического волокна с розеткой [7], имеет трубчатый конец, наружная поверхность которого имеет выступы и направляющий паз содержащий полый цилиндрический каркас Каркас имеет первый и второй концы, на котором установлен с возможностью скольжения относительно каркаса трубчатый корпус, имеющий скос на его внутренней поверхности, муфту для заделки оптического волокна, расположенную внутри каркаса, вблизи первого конца и средства для перемещения ее относительно каркаса, а также защелку, выполненную в виде двух гибких параллельных лепестков Лепестки прикреплены одним концом к наружной поверхности каркаса и расположены вдоль каркаса в направлении его первого конца при этом корпус и каркас расположены вокруг наружной поверхности трубчатого конца розетки Это решение является наиболее близким к предполагаемому изобретению При скольжении корпуса по телу соединителя при выходе из розеточной части крюки защелки входят в 27424 два паза в корпусе, и поэтому они высвобождаются из кольцевой канавки. Хоти модель SC*1 имеет ряд преимуществ по сравнению с моделью ST®, оба соединителя совершенно несовместимы Более того, в настоящее время уже используется несколько миллионов соединителей типа ST® и это число быстро приближается к десяти миллионам. Поэтому желательно и целесообразно разработать волоконно-оптический соединитель пушпульного типа, имеющий преимущества соединителя типа SC®, но который при этом полностью совместим с моделью ST® и, следовательно, может применяться с существующими розетками типа ST®. Задачей изобретения является создание соединителя такого типа, применение которого возможно в узлах с высокой плотностью монтажа, обеспечивающего соединение и разъединение стыкуемых элементов без поворота корпуса и манипуляций с защелками и совместимого с широко применяемыми в промышленности розетками, тем самым образуя изделие, которое может быть сгруппировано и установлено в общем корпусе, что особенно важно при создании систем с волоконнооптическими связями. Поставленная задача решена тем, что в известном волоконно-оптическом соединителе для соединения и разъединения оптического волокна с розеткой, имеющей трубчатый конец, наружная поверхность которого имеет выступы и направляющий паз, содержащий полый цилиндрический каркас, имеющий первый и второй концы, на котором установлен с возможностью скольжения относительно каркаса трубчатый корпус, имеющий скос на его внутренней поверхности, муфту для • заделки оптического волокна, расположенную внутри каркаса, вблизи первого конца и средства для перемещения ее относительно каркаса, защелку, выполненную в виде двух гибких параллельных лепестков, прикрепленных одним концом к наружной поверхности каркаса, расположенных вдоль каркаса в направлении его первого конца, при этом корпус и каркас расположены вокруг наружной поверхности трубчатого конца розетки, согласно изобретению, каждый из лепестков защелка имеет отверстие для размещения в них выступов розетки, а скос корпуса выполнен в виде наклонных поверхностей, разнесенных между собой в радиальном направлении по отношению к отверстию в лепестке защелки. Такое выполнение волоконно-оптического соединителя, в котором лепестки защелки имеют отверстия для размещения в них выступов розетки, широко применяется промышленностью. Наклонные поверхности корпуса, разнесенные между собой в радиальном направлении по отношению к отверстию в лепестке защелки, позволяют соединять и разъединять оптические волокна без поворота корпуса. Это в свою очередь позволяет создагь компактные системы с волоконно-оптическими связями Предлагается, чтобы каркас содержал штифт, а муфта содержала шлиц для совмещения каркаса с направляющим пазом розеточной части Рекомендуется, чтобы волоконно-оптический соединитель содержал упрочняющий элемент, связанный с оптическим волокном у заднего конца каркаса, зафиксированный на его наружной поверхности Целесообразно, чтобы корпус содержал пазы для размещения отгибающихся радиально наружу лепестков защепки и колпачок для снятия напряжения с оптического волокна и для облегчения скольжения корпуса, а каркас содержал лапки, прикреппенные к его наружной поверхности для размещения каркаса внутри корпуса и обеспечения устойчивости к боковым нагрузкам, действующим на оптическое волокно. Волоконно-оптический соединитель может дополнительно содержать втулку, внутри каркаса вблизи егс заднего конца для центровки оптического волокна в муфте и кольцевой буртик на ней, входящий в кольцевую канавку, выполненную во внутренней поверхности каркаса. В волоконно-оптическом соединителе внутренняя поверхность каркаса вблизи его первого конца может иметь кольцевой заплечик, а средства, допускающие относительное смещение муфты и каркаса, могут содержать держатель муфты, имеющий первый и второй концы и увеличенный участок вблизи первого конца, причем муфта должна быть прикреплена к первому концу держателя муфты, а держатель муфты установпен с возможностью скольжения на первом конце каркаса, при этом часть держателя муфты охватывает цилиндрическая пружина, которая одним своим концом упирается в увеличенный участок держателя муфты, а вторым в кольцевой заплечик каркаса. Изобретение поясняется чертежами, на которых: на фиг. 1 - показано пространственное изображение волоконно-оптического соединителя; на фиг 2 - показан горизонтальный разрез волоконно-оптического соединителя по линии II-II на фиг.1; на фиг. 3 - по.каэан вид спереди волоконнооптического соединителя; на фиг. 4 - показан вид сверху в плане дуплексного волоконно-оптического соединителя. На фиг.1 и 2 изображен волоконно-оптический соединитель 1 согласно изображению. Он содержит внешний корпус 2, который установлен с возможностью скольжения по полому цилиндрическому элементу, или каркасу 3. В предпочтительном примере корпус 2 имеет прямоугольное или квадратное поперечное сечение, а каркас 3 круговое /фиг 3/ Как показано на фиг.2, упрочняющий элемент 4 волоконно-оптического кабеля 5, обычно оболочка из кевлара / "Kevlar" - товарный знак фирмы Е I Du Pont de Nemours/, открыта и прикреплена к ближнему концу каркаса 3, с помощью металлического зажима 6, Для усиления захватного действия зажима 6 наружная поверхность ближнего конца каркаса 3 может иметь ряд рифлей 7 Оптическое волокно 8, а также его покрытие и защитный материал 9, проходит сквозь каркас 3 в канал держателя 10 муфты, где оно зафиксировано и заканчивается внутри муфты 11 Как следует из нижеследующего пояснения, хотя муфту И можно непосредственно прикрепить к каркасу 3, желательно оставить возможность некоторого относительного перемещения муфты 11 и каркаса 3. 27424 Корпус 2, каркас 3 и держатель 10 муфты могут быть выполнены из любого прочного материала Хотя полимеры предпочтительны, можно использовать и металлы, либо их сочетания Подходящими материалами для корпуса 2, каркаса 3 и держателя 10 муфты являются жидкокристаллические полимеры, полиэфирсульфон /PES /, поликарбонат /лексзн/, полибутилентерефталат /РВТ/, полифениленсульфид / PPS /, полиэфирэфиркетон /РЕЕК/ и полиэфиримид /PEI/ Муфта 11 может быть выполнена из множества разнообразных материалов, таких как металлы и полимеры, и особенно керамика, предпочтителен диоксид циркония Для усиления захватного действия на наружной поверхности корпуса можно выполнить рифли 12 Колпачок 13 предпочтительно из термопластичного эластомера, например, полиуретана может быть прикреплен к корпусу 2 с помощью взаимно зацепляющихся фланцев 14 и 15 Колпачок 13 обеспечивает дополнительное снятие напряжения и облегчает манипулирование корпусом 2 Основная новизна предлагаемого изобретения заключается в том, каким образом соединитель 1 соединяется и разъединяется с розетками типа ST^ Это осуществляется с помощью двух диаметрально противоположных лепестков 16 защелок, которые прикреплены /шарнирно/ к каркасу 3, отцентрированы относительно него и предпочтительно выполнены заодно с ним Каждая защелка 16 имеет отверстие 17, в которое входят выступы на трубчатых концах розеточной части Передняя кромка каждого лепестка 16 защелки имеет скошенную поверхность, причем при помещении соединителя 1 в розеточную часть, выступы взаимодействуют с передними кромками 18, отгибая лепестки 16 защелок от каркаса 3 и позволяя язычкам скользить под лепестки 16 защелки до тех пор, пока они не расположатся под отверстиями 17, при этом лепестки 16 защепки скачком возвращаются в исходное ненагруженное положение С этой целью лепестки 16 защелки должны быть выполнены из гибкого, несколько эластичного материала, такого как вышеупомянутые PES. РВТ или поликарбоната. Отгибание может происходить по всей длине лепестков 16 защелки или только в месте шарнирного соединения ле-естков 16 защелки и каркаса 3 Специалистам в данной области понятно, что в этом месте любое натяжение кабеля 5 непосредственно передается на стык между рычагом защелки благодаря упрочняющему элементу 4, прикрепленному к каркасу 3, выполненному заодно с лепестками 16 защелки Таким образом, соединитель 1 невозможно разъединить натягиванием кабеля 5 /или нажатием любого элемента/ Однако соединитель 1 можно отделить от розеточной части, просто оттягивая корпус 2 /или колпачок 13/ Корпус 2 имеет скошенные поверхности 19 на дальнем конце вблизи створок 20 /фиг.1, частично фиг 3/, разведенных в стороны от передних кромок 18, лепестков 16 защелки При оттягивании от розеточной части корпус 2 скользит по каркасу 3, и скошенные поверхности 19 входят в контакт со створками 20, отгибая радиально наружу лепестки 16 защелки и освобождая выступы розетки из отверстий 17 Продолжая оттягивать корпус 2. можно отделить соединитель 1, посколь ку корпус 2 с силой взаимодействует с лепестками 16 защелки по поверхностям 21 Вблизи лепестков 16 защелки должно быть предусмотрено пространство, допускающее их отгибание от каркаса 3 Для этого корпус 2 должен иметь пазы 22 для отгибающихся лепестков 16 защелки Естественно, что стенки корпуса 2 могут иметь большую толщину, и в этом случае полость или канавка, а не пазы, выполненные на всю толщину стенок, будут достаточными для размещения лепестков 16 защелки Две 9 основном параллельные лапки 23, прикрепленные к наружной поверхности каркаса 3, обеспечивают устойчивость относительно боковой нагрузки, уменьшая воздействие боковых усилий, прилагаемых к кабелю 5 Стойкость к боковой нагрузке усиливается еще и тем, как лапки 23 опираются на внешнюю поверхность розетки, взаимодействуя с каркасом 3, опирающимся на внутреннюю поверхность розетки Лапки 23 имеют криволинейные поверхности 24, совпадающие с формой и размерами трубчатого конца розетки Кроме того, лапки 23 поддерживают требуемое взаимное расположение каркаса 3 и корпуса 2 Как отмечено выше, для предотвращения непосредственного воздействия напряжений или поперечных нагрузок на волокно 8, между муфтой 11 и каркасом 3 желательно допускать некоторое относительное перемещение В настоящем изобретении это достигается скольжением держателя 10 муфты внутри каркаса 3, а также с помощью цилиндрической пружины 25, которая смещает держатель 10 муфты в переднее вытянутое положение Пружина 25 одним концом упирается в расширенный участок 26 держатели 10 муфты, а другим - в проходящий внутрь фланец или кольцевой заплечик 27 каркаса 3 Таким образом, любое натяжение кабеля 5 не передается на держатель 10 муфты /или муфту 11/, так как оно передается на каркас 3 через оболочку 4 из "кевлара" и зажим 6, торцы муфт внутри розеточной части остаются прижатыми благодаря действию пружины в каждом соединителе Эта конструкция имеет два недостатка Прежде всего, ввиду наличия расстояния между ближним концом 27-28 держателя 10 муфты и отверстием каркаса 3 трудно точно расположить волокно 9 с защитным покрытием в указанном ближнем конце. Во-вторых, важно, что зажим 6 с большим усилием захватывает оболочку 4 из кевлара, однако, если зажим слишком тугой, тонкие стенки каркаса 3 могут лопнуть; из производственных соображений, в частности, необходимости выполнения заплечика 27 внутри каркаса 3 его стенки на участке зажима не могут быть толще Указанные недостатки устраняются с помощью втулки 29, вставляемой а каркас 3 вблизи зажима 6 и ближнего конца 28 держателя 10 муфты Втулка 29 служит направляющей для правильного вхождения волокна 9 с защитным покрытием в ближний конец 28 держателя 10 муфты, кроме того, она придает конструкционную прочность стенкам каркаса 3 на участке зажима Втулка 29 предпочтительно имеет кольцевой буртик 30, который входит в соответствующую канавку во внутренней стенке каркаса 3 Втулка 29 имеет также канал достаточного диаметра, допускающий некоторое прогибание во 27424 локна 9 с защитным покрытием, возникающее в результате небольшого осевого смещения муфты 11, когда обе такие муфты с силой упираются друг в друга внутри розеточной части Излишнее углубление держателя 10 муфты в каркасе 3 предотвращается с помощью стопораї 31, который упирается в его торец В этой связи, длина и положение муфты 11 таковы, что муфта 11 на 0,5 мм выступает за предполагаемую плоскость контакта внутри розеточной части. Этот допуск, а также соответствующим образом подобранная жесткость пружины 25 обеспечивает на границе раздела между муфтами нагрузку приблизительно ЭН, как требуют технические условия для модели типа ST®. На фиг 3 показан ряд других признаков волоконно-оптического соединителя 1. Множество выступающих внутрь пальцев 32 выполнены заодно с корпусом 2 и направляют один из цилиндрических концов розеточной части в соединитель 1 Торцы направляющих пальцев 32 выполнены криволинейными и вписываются в круговое поперечное сечение розеточной части 2. Скошенные поверхности 19 корпуса 2 скрыты за пальцами 32 /фиг 3/ Кроме того, на поверхности каркаса 3 имеется выполненный заодно, выступающий наружу направляющий штифт 33, входящий в направляющий паз в розеточной 'части типа ST® И наконец, наружная видимая поверхность корпуса 2 может иметь метку или выступ 34, помогающий пользователю правильно установить соединитель 1 относительно направляющего штифта 33 Кроме направляющих между розеточной частью и каркасом 3 имеются направляющие средства, предотвращающие относительный поворот или скручивание держателей 10 муфты и каркаса 3. Каркас 3 имеет еще один направляющий паз 35, в который входит шлиц 36, выполненный на наружной поверхности держателя 10 муфты Эта направляющие, а также и те направляющие, которые образованы направляющим штифтом 33 и направляющим пазом, препятствуют повороту муфты 11 относительно розеточной части, предотвращая абразивное повреждение, которое в противном случае могло произойти при касании двух торцов волокон в розеточной части, а также предотвращая нежелательное скручивание муфты в свободном состоянии На фиг 4 показано применение изобретения в дуплексном соединителе В этом примере корпус 2 надет на каркасы двух соединительных подузлов 1 При скольжении корпуса 2 рычаги внутренней защелки /не показаны/ в подузлах 1 и выводятся из зацепления с язычками розеточной части В другом примере корпус 2 может содержать узел в виде грейфера, который просто надевается на два собранных соединителя 1, каждый из которых имеет скользящий корпус 2 Рифли 12 на внешней поверхности корпуса 2 можно использовать для фиксации такого грейферного узла Хотя волоконно-оптический соединитель согласно изобретению может иметь практически любой размер, он в первую очередь предназначен для использования с существующими розетками типа ST® Соответственно, соединитель 1 должен иметь следующие приблизительные размеры. Наружный диаметр участка каркаса 3, охватываемого розеткой типа ST®, составляет приблизительно 5,3 мм. Внутренний диаметр каркаса 3 - приблизительно 3,6 мм Втулка 29 имеет диаметр приблизительно 3,4 мм, хотя она для обеспечения глухой посадки в каркас 3 она незначительно скошена, и длину - приблизительно 11,0 мм. Лепестки 16 защелки имеют длину приблизительно 13,0 мм и ширину приблизительно 2,7 мм Ширина лепестков 16 защелки между створками 20, захватывающих скошенные поверхности 19, составляет приблизительно 4,8 им. Диаметр отверстий 17 в лепестках 16 защелки - приблизительно 1,8 мм Наружные размеры корпуса не касается совместимости с устройствами типа ST®, однако, корпус 2 должен быть по возможности меньше, учитывая условия монтажа высокой плотности. Корпус 2 - квадрат со стороной 10.9 мм. Длина колпачка 13 приблизительно около 28 мм. 3? Фиг. 1 27424 ФИГ. г* \ 3 Li 2 1 л* sxrz: £0 ФИГ. 3 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вуп Гагаріна 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03