CS9100022A2 - Reusable mechanical coupling for two optical fibres connection - Google Patents

Description

-1-

Oblast techniky

Vynález se týká spojek optických vláken, které mohou souosespojit dvě optická vlákna nebo mohou spojit optické vlákno s op-toelektronickým přístrojem. Vynález se zejména týká spojování polarizujících nebo polarizaci udržujících optických vláken. dosavadní stav techniky

Známé spojky optických vláken jsou nákladné, často vyžadujítrvalé připevnění mechanických prvků k optickým vláknům následo-vané připojením každého takového prvku buS k doplňkovému prvku,nebo k upevňovacímu členu. Tyto okolnosti mohou vyžadovat zvlášt-ní nástroje.

Poměrně levná spojka optických vláken může být sestrojenatak, jak je uvedeno v patentovém spise č. 4,470,180 Spojenýchstátů amerických autora Blongrena. Výhodná spojka podle Blomgrenazahrnuje podlouhlou sestavu v podstatě stálého eliptického prů-řezu obklopenou pružně přetvořitelným pouzdrem, které v poměrněnepřetvořeném stavu může sevřít volný konec optického vláknaproti alespoň jedné přímé podélné drážce v povrchu sestavy.

Po stisknutí pouzdra k jeho přetvoření může být vložen volný konec druhého optického vlákna k jeho souosému spojení s prvním optickým vláknem, jak je znázorněno v obr.6C výše uvedeného patentového spisu Blomgrena. -2- <;'··

Jedna spojka optických vláken, která je v současné době na trhu, je typu mechanické svorky, je sestrojena na základě myšlenky Blongrenova vynálezu a také má vložku s napínacím výstupkem, který sevře povlak chránící optické vlákno kromě jeho volného konce, který je holý. Typieké je, že povlak je pokryt pláštěm a vloženou vrstvou vláken ze hmoty "Kevlar", které mohou být oloupána k odhalení povlaku.

Pod s ta ta vy nái ez u Předložený vynález vytváří opětně použitelnou mechanickouspojku pro optické vlákno, které má ochranný povlak. Podobnějako spojka podle Blomgrenova vynálezu, je možno novou spojkulevně sestrojit a tato spojka zahrnuje podlouhlou sestavu, jejížpovrch je vytvořen s alespoň jednou přímou podélnou drážkou, apřetvořitelné pouzdro obklopující sestavu, kteréžto pouzdro kdyžnení přetvořeno je v podstatě válcové a může sevřít holý konecoptického vlákna proti drážce. Podobně jako podlouhlá sestavaBlomgrenova vynálezu má i sestava podle předloženého vynálezuv podstatě stálý eliptický průřez.

Nová spojka optických vláken se liší od spojky podle Β1οπ>-grenova vynálezu v tom, že drážka v sestavě má stejnoměrně měl-ké a stejnoměrně hluboké šásti, ve kterých jsou vedle sebe ulo-ženy holý konec optického vlákna a přilehlá část jeho povlaku,takže krajní vnější povrchy holého konce a povlaku leží v pod-statě v přímé čáře. To umožňuje současné sevření optického vlák-na i povlaku proti sestavě přetvořitelným pouzdrem. -3- Názvem "holý konec" je myšlena ona část optického vlákna,ze které je odstraněn povlak. Má-li optické vlákno nesloupatel-nou ochrannou vrstvu pod povlakem, je tato ochranná vrstva sou-částí holého konce.

Ve srovnání s výše uvedenou spojkou typu mechanické svorkymohou být optická vlákna v nové spojce mnohem rychleji a snadnějisestavena, protože holý konec optického vlákna i jeho povlakmohou být upevněny jediným pohybem.

Pro použití nové spojky ke spojení dvou optických vlákenmá drážka vytvořená v sestavě střední mělkou část a vnější hlu-boké části a přetvořilelné pouzdro může sevřít současně holékonce obou optických vláken i jejich povlaky když holé koncena sebe dosedají v mělké části drážky. Nová spojka je zvláštěužitečná pro spojování polarizujících nebo polarizaci udržují-cích optických vláken, protože spojení může být vyzkoušeno,znovu nastaveno otáčením vláken a znovu zkoušeno, až do dosa-žení požadovaného přenosu.

Sestava nové spojky může být jediný kus, s výhodou keramic-ký blok, protože keramika může dobře snášet mechanické a tepel-né vlastnosti skla, ze kterého je vyrobeno nejvíce optickýchvláken a keramický blok může být vyráběn s přesnou geometrií as přesnými povrchy. Jiné materiály, které mají podobné vlastnos-ti jsou některé slitiny kovů nebo krystalický kapalný polymer.

Protože optická vlákna jednoho průměru jsou běžně na trhus povlaky o několika různých průměrech, může být žádáno vytvořit 4- sestavu z oddělených kusů pro každé optické vlákno a jeho povlaky, v přičemž tyto kusy mohou být propojovány způsobem, který zajištu-/ je, že jejich drážky leží v přímé čáře. Protože povlaky nevyža-dují tak přesného uložení v jedné čáře jako holé konce optickýchvláken, mohou být části sestavy nesoucí povlaky a dále uváděnéjako "vložky" vytvořeny levněji, například z umělé pryskyřice.Použití umělé pryskyřice umožňuje u nové spojky optických vlákensnadné zavedení barevnoho kódu. Výhodná umělá pryskyřice je poly-karbonát, který je tuhý, rozměrově stálý a v podstatě chemickyinertní termoplast.

Pro ukládání optických vláken majících povlaky různých prů-měrů může drážka spojky podle předloženého vynálezu mít své hlu-boké části vytvořeny tak, aby nejvíce vnější části smíšených po-vlaků mohly vymezovat v podstfetě přímou čáru. Střední mělká částdrážky nové spojky může podobně mít dvě různé hloubky k umožněníspojení optických vláken majících holé konce různých průměrů. Ačkoliv nová spojka optických vláken je znovu použitelná,může být použita i takovým způsobem, který zamezuje její opětnépoužití. Například, když se použije nová spojka ke pojení dvouoptických vláken, může být použita zpracovatelná pryskyřice prostálé spojení konců vláken. Takto se vytvoří hermetické spojenía také se zvýší odolnost proti vytažení. Má-li zpracovaná prys-kyřice index lomu odpovídající indexu lomu optických vláken,může to zvýšit přenos světla přes místo spojení. 5

Za některých okolností může být žádoucí vybrat pryskyřici,které se zpracuje na žádané smíchání indexů lomu, takže rozladíspojení pro určité přenášené signály. Rozladění je žádoucí teh-dy, když hrozí nebezpečí, že přenášené světelné signály by moh-ly být tak silné, že by způsobily nasycení detektoru.

Rozladění může být v nové spojce také dosaženo udrženímžádané vzdálenosti mezi spojenými optickými vlákny nebo vytvoře-ním podélné drážky v sestavě, aby tato měla středovou nespojítostk umístění na sebe dosedajících optických vláken mimo dokonalésouosé vyřízení. Když se vysílané světlo vyzařuje z polovodičo-vého laseru, jehož výstup postupně klesá, sestava může být rychlea levně občas vyměněna ke snížení útlumu, tudíž k udržení úrovní vysílaného signálu v podstatě stálých. přehled obrázků na výkrese

Vynález je znázorněn na výkrese, jehož všechny obrázky jsouschémat i cké^Každý obrázek výkresS znázorňuje spojku optickýchvláken podle předloženého vynálezu, která může spojovat dvě optic- ká vlákna, kromě spojky podle obr.2^ která spojuje optické vlákrno s optoelektronickým prvkefcMJl některých znázorněných spojekjsou části odříznuty za účelem odkrytí podrobností konstr ukcObr.l znázorňuje^Onometrický pohled na první spojku optickýchvláken podle vynálezu, obr.2 je podélný řez druhou spojkou optic-kých vláken podle vynálezu, obr.3 jedenometrický pohled na třetíspojku optických vláken podle vynálezu, obr.4 j^honometrický po-hled na čtvrtou spojku optických vláken podle vynálezu, obr.5 jeřez podél čáry B-B z obr.4 ve zvětšeném měřítku, obr.6 je příčnýřez pátou spojkou optických vláken podle vynálezu a obr.7 je příč-ný řez šestou spojkou optických vláken podle vynálezu. -6- příklady províd^í vynalezu

Spojka 10 optických vláken podle obr.l má podlouhlou sestavusestávající z keramického bloku 11 v podstatě stálého průřezu,který má tvar elipsy. Na povrchu keramického bloku 11 je vytvo- řena přímá V-dráŽka 13 přes celou délku keramického bloku 11v jednom vrcholu hlavní osy elipsy. Podélná V-drážka 13 má stej-ně mělkou střední část, ve které mohou být uloženy holé konce14 a 14A dvojice optických vláken, a dále má gtejné hlubší vněj-ší části, ve kterých mohou být uloženy přilehlé povlaky 16 a 16A,takže nejvíce vnější povrchy uložených holých konců 14.14A apovlaků 16,16A vymezují v podstatě rovnou čáru, která Ježív rovině vymezené hlavní osou elipsy průřezu sestavy.

Keramický blok 11 je obklopen přetvořitelným pouzdrem 18,které když není přetvořeno má v podstatě tvar válce. Když jepřetvořitelné pouzdro 18 stlačeno ve směru vedlejší osy elipsyprůřezu keramického bloku 11, mohou být optická vlákna volněvložena nebo vyjmuta. V-drážka 13 je na každém ze svých koncůopatřena rozšířením 19.19A pro usnadnění zavedení optickýchvláken do V-drážky 12· Když optická vlákna dosednou na sebe,uvolní se přetvořitelné pouzdro 18 do jeho v podstatě válcovéhostavu za účelem sevření holých konců 14.14A a povlaků 16.16AV-drážkou 12«

Je výhodné, když přetvořitelné pouzdro 18 je dostatečně

průhledné, aby bylo možno vidět, že každý z holých konců 14.14A dosahuje přibližně až do středu spojky 10. Když je jedno optic- ké vlákno vloženo a dosahuje do středu spojky, působí jako za- rážka druhého optického vlákna. -7-

Jak je patrno z obr.2, spojka 20, která je konstrukčněshodná s jednou polovinou spojky 10 optických vláken z obr.l,umožňuje připojení jednoho optického vlákna 23 k optoelektro-nickému prvku 27, přičemž optické vlákno 25 je sevřeno přetvoři-telným pouzdrem 28.

Spojka 30 optických vláken podle obr.3 má podlouhlou sesta-vu sestávající ze středního keramického bloku 31 a ze dvojiceplastických vložek 32 a 32A a mající v podstatě stálý průřeztvaru elipsy. Ve vrcholu hlavní osy eliptického průřezu je v se-stavě vytvořena přímá podélná V-drážka 33 po celé délce sesta-vy, protože keramický blok 31 a vložky 32.32A jsou vytvořenyk zablokování proti vzájemnému natočení a jsou udržovány v jednéčáře přetvořitelným pouzdrem 38 a jsou uvolnitelně zajištěnyzalomenými plochami 22· Část V-drážky 33 vytvořená v keramickémbloku 31 je stejnoměrně mělké a části vytvořené ve vložkách >32A jsou stejnoměrně hluboké a na vnějších koncích mají rozší-ření 39«39A. Když se dvojice optických vláken zavede do mezerymezi přetvořitelným pouzdrem 38 a sestavou, nejvíce vnější povr-chy zavedených holých konců 34.34A optických vláken a povlaků36.36A leží v podstatě v jedné přímce. Ačkoliv délka přetvořitelného pouzdra 38 je přibližně rov-ná délce sestavy, může být z různých důvodů i kratší, napříkladpro usnadnění sevření konců vložek 32.32A pro vyjmutí nebo proumožnění zasazení konců vložek 32,32A do prostředku pro montážspojky, který není znázorněn. -8-

Spojka 40 optických vláken podle obr.4 a 5 mé podlouhlou,sestavu sestávající ze středního keramického bloku 41. kterýje uložen v sedlovité vložce 42. Při takovém uložení mají střed-ní keramický blok 41 a sedlovitá vložka 42 mají v podstatě stá-lý průřez tvaru elipsy. V jednom vrcholu hlavní osy elipsy toho-to průřezu je vytvořena přímá podélná V-dráŽka 43» Střední kera-mický blok 41 je držen ve znázorněné poloze přetvořitelným pouzd-rem 48, které svírá holé konce 44.44A a vložÍqŤ^46,46Aj dvojiceoptických vláken/^tejně jako v obr.3.

Spojka 60 optických vláken podle obr.6 má podlouhlou sesta-vu sestávající ze středního keramického bloku 61, který je ulo-žen v sedlovité vložce 62 podobném jbpůnobeg/jako u spojky 42v obr.4 a 5. Po celé délce sestavené sestavy středního keramic-kého bloku 61 a sedlovité vložky 62 je vytvořena přímá podélnáV-drážka 63. Střední keramický blok 61 je držen ve znázorněnépoloze přetvořitelným pouzdrem 68, které normálně svírá holékonce 6£ a neznázorněné povlaky dvojice optických vláken.

Spojka 70 optických vláken podle obr.7 má podlouhlou se-stavu sestávající ze středního keramického bloku 71. který jeuložen v sedlovité vložce 22 a je v ní držen přetvořitelnýmpouzdrem 78. Sestavený střední keramický blok 2X ® sedlovitévložka 72 mají přímou podélnou V-drážku 22· Holý konec 74 op-tického vlákna je znázorněn sevřený přetvořitelným pouzdrem 78. Příklad ‘

Byl sestrojen prototyp spojky 30 znázorněné v obr.3 pro -9 spojení dvou optických vláken, z nichž každé má skleněné jádroo průměru 125 /Um a povlak o vnějším průměru 250 ^um. Blok 31byl keramický a vložky 32.32A byly z polykarbonátu. Hlavní roz-měry prototypu byly tyto:

Největší průměr bloku 11 3,3 mm NejmenŠí průměr bloku 11 2,9 mm Úhel V-drážky 13 75° Výška vlákna nad V-drážkou u holého konce (obal jádra) 35 /Um u povlaku 50 /Um Průměr pouzdra 18 v nepřetvořeném stavu 3,9 mm Výšky byly měřeny mikrometrem. Rozdíl výšek holých konců^y^a povlakůvn&amp;d V-drážkouvje způsoben částečně větší šířkouV-drážky/v místě uložení povlaktj/krómě toho je povlakyfřuŽnýa je tedy mírně stlačen pouzdrem/ čímž se zvýší odolnost protivytažení. Při zkoušce prototypu na vlnové délce 1300 nm byl středníútlum 0,1 dB. Síla potřebná pro vytažení optických vláken zespojky byla větší než 4,5 N,

Claims (6)

1. P ATEHT O VŽ (7(/ l NÁROKY

   1. Opětně použitelná mechanická spojka pro optické vlákno, kterémá ochranný povlak, kterážto spojka zahrnuje podlouhlou sestavu,jejíž povrch je vytvořen s alespoň jednou přímou podélnou drážkou,a přetvořitelné pouzdro obklopující zmíněnou sestavu, kteréžtopouzdro když není přetvořeno je v podstatě válcovité, vyznaěujícíse tím, že přímá podélná drážka (13,33,43,63,73) v podlouhlé sesta-vě má stejnoměrně mělkou část a stejnoměrně hlubokou část pro ulo-žení holých konců (14,14A,34,34A,44,44A) optického vlákna (25) apřilehlých částí jeho povlaku (16,16A,36,36A,46,46A), přičemžVnej-více vnější povrchy holých konců (14,14A,34,34A,44,44A) optickéhovlákna (25) a přilehlých částí jeho povlaku (16,16A,36,36A,46,46A)vymezují přímou čáru. 2· Opětně použitelná mechanická spojka podle bodu 1, vyznačujícíse tím, že přímá podélná drážka (13,33,43,63,73) má střední mělkoučást a vnější hluboké části.
2. 3. Opětně použitelná mechanická spojka podle bodů 1 a 2, vyznaču-jící se tím, že podlehlá sestava je vytvořena z jednoho kusu (11).
3. 4. Opětně použitelná mechanická spojka podle bodů 1 a 2, vyznaču-jící se tím, že podlouhlá sestava sestává ze sedlovité vložky (42)obsahující hluboké části přímé podélné drážky (43) a ze středníhokeramického bloku (41), který je uložen v sedlovité vložce (42) a obsahuje mělkou část přímé podélné drážky (43)·
4. 5. Opětně použitelná mechanická spojka podle bodu 4, vyznačujícíse tím, že střední keramický blok (41) je uložen v pravoúhlémvýřezu vytvořeném v sedlovité vložce (42).
5. 6. Opětně použitelná mechanická spojka podle bodu 4, vyznačujícíse tím, že střední keramický blok (61) je uložen ve výřezu sedlo-vité vložky (62), který má spodní povrch tvaru L.
6. 7. Opětně použitelná mechanická spojka podle bodu 4, vyznačujícíse tím, že střední keramický blok (71) je uložen v podlouhlémotvoru vytvořeném v sedlovité vložce (72). 1 "o 1 ~l > o —* I o < <=· rc σΐ CD ; XX c oj hU* f* 'T -< ΓΠ (X> w θ,ζί N -<