CZ282418B6 - Opětně použitelná mechanická spojka pro spojení dvou optických vláken - Google Patents

Abstract

Opětně použitelná mechanická spojka (10) pro optické vlákno (25), které má ochranný povlak (16, 16A), obsahuje podlouhlou sestavu, jejíž povrch je vytvořen s alespoň jednou přímou podélnou drážkou (13), a pružné pouzdro (18) obklopující tuto sestavu. Přímá podélná drážka (13) v podlouhlé sestavě má stejnoměrně mělkou část a stejnoměrně hlubokou část pro uložení holých konců (14, 14A) optického vlákna (25) a přilehlých částí jeho povlaku (16, 16A). Ponejvíce vnější povrchy holých konců (14, 14A) optického vlákna (25) a přilehlých částí jeho povlaku (16, 16A) vymezují přímou čáru.ŕ

Description

(57) Anotace:

Mechanická spojka (10,20,30,40,60,70) pro optické vlákno s ochranným povlakem (16,36,46) zahrnuje podlouhlou opěrnou část, Jejíž povrch je vytvořen s alespoň Jednou přímou podélnou drážkou (13.33.43.63.73) , a deformovatelné pouzdro (8), které obklopuje opěrnou část a v původním nedeformovaném tvaru Je v podstatě válcovité a je upraveno pro sevření holého konce (14,34,44,64,74) optického vlákna proti drážce (13,33,43,63,73). Drážka (13.33.43.63.73) má stejnoměrně mělkou část pro uloženi holého konce (14,34,44,64,74) optického vlákna a alespoň Jednu stejnoměrně hlubokou část pro uložení přilehlé části optického vlákna s povlakem (16,36,46), přičemž rozdíl hloubek mělké části a hluboké části podélné drážky (13,33,43,63,73) odpovídá rozdílu průměru optického vlákna s povlakem (16,36,46) a holého konce (14,34,44,64,74).

Mechanická spojka pro optické vlákno

Oblast techniky

Vynález se týká mechanické spojky pro optické vlákno s ochranným povlakem, která zahrnuje podlouhlou opěrnou část, jejíž povrch je vytvořen s alespoň jednou přímou podélnou drážkou, a deformovatelné pouzdro, které obklopuje opěrnou část a v původním tvaru je v podstatě válcovité. Vynález se zejména týká spojování polarizujících nebo polarizaci udržujících optických vláken.

Dosavadní stav techniky

Známé spojky optických vláken jsou nákladné, často vyžadují trvalé připevnění mechanických prvků k optickým vláknům následované připojením takovéhoto prvku buďto k doplňkovému prvku, nebo k upevňovacímu členu. To však může vyžadovat zvláštní nástroje.

Poměrně levná spojka optických vláken může být sestrojena např. tak, jak je uvedeno v patentovém spise US 4 470 180. Výhodná spojka podle tohoto řešení zahrnuje podlouhlou sestavu v podstatě stálého eliptického průřezu obklopenou pružně deformovatelným pouzdrem, které v poměrně nezměněném stavu může sevřít volný konec optického vlákna proti alespoň jedné přímé podélné drážce v povrchu sestavy. Po stisknutí pouzdra pro změnění jeho tvaru může být za účelem jeho souosého spojení s prvním optickým vláknem vložen volný konec druhého optického vlákna, jak je znázorněno na obr. 6c výše uvedeného spisu. Nevýhodou tohoto řešení je, že vyžaduje, aby byl povlak odstraněn z vlákna na vzdálenost rozkládající se za konec spojky. Povlak je však důležitý prvek zajišťující pevnost a chránící vlákno.

Jiná spojka optických vláken je vytvořena jako mechanická svěrka a má vložku s napínacím výstupkem, který sevře povlak chránící optické vlákno kromě jeho volného konce, který je holý. Typické je, že povlak je pokryt pláštěm a vloženou vrstvou vláken z Kevlaru, a to s možností oloupání za účelem odhalení povlaku.

Podstata vynálezu

Některé nevýhody stávajícího stavu techniky jsou odstraněny mechanickou spojkou pro optické vlákno s ochranným povlakem, která zahrnuje podlouhlou opěrnou část, jejíž povrch je vytvořen s alespoň jednou přímou podélnou drážkou, a deformovatelné pouzdro, které obklopuje opěrnou část a v původním nedeformovaném tvaru je v podstatě válcovité a je upraveno pro sevření holého konce optického vlákna proti drážce. Podle vynálezu má drážka stejnoměrně mělkou část pro uložení holého konce optického vlákna a alespoň jednu stejnoměrně hlubokou část pro uložení přilehlé části optického vlákna s povlakem, přičemž rozdíl hloubek mělké části a hluboké části podélné drážky odpovídá rozdílu průměru optického vlákna s povlakem a holého konce.

Předložený vynález zajišťuje spojku, která umožňuje, aby povlak zasahoval dovnitř a tím zajišťoval větší odolnost spojení proti zlomení.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že podlouhlá opěrná část má eliptický průřez a drážka je vytvořena v celé délce opěrné části u hlavní osy eliptického průřezu.

Jiné výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že mělká část je upravena ve středu drážky, přičemž hluboké části jsou vytvořeny na obou koncích drážky.

- 1 IJ

Další výhodné provedení spočívá v tom, že podlouhlá opěrná část je tvořena keramickým blokem.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že opěrná část sestává z keramického 5 bloku obsahujícího mělkou část drážky a z alespoň jedné plastické vložky obsahující hlubokou část drážky, přičemž vložka a keramický blok jsou zajištěny proti vzájemnému natočení.

Jiné přednostní provedení vynálezu spočívá v tom, že opěrná část obsahuje dvě vložky, přičemž keramický blok je uložen mezi vložkami.

Další výhodné provedení spočívá v tom, že zajištění proti vzájemnému natočení je provedeno tak, že přilehlé konce vložky i keramického bloku jsou opatřeny zalomenými plochami.

Výhodně je zajištění proti vzájemnému natočení provedeno tak, že vložka je opatřena 15 pravoúhlým příčným výřezem, ve kterém je uložen keramický blok.

Přednostně má příčný výřez ve vložce průřez tvaru „V“.

Poslední výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že příčný výřez ve vložce má tvar 20 průchozího otvoru.

Předložený vynález vytváří opětně použitelnou mechanickou spojku pro optické vlákno, které má ochranný povlak. Výroba spojky je poměrně levná.

Ve srovnání s výše uvedenou spojkou typu mechanické svěrky mohou být optická vlákna v nové spojce mnohem rychleji a snadněji sestavena, protože holý konec optického vlákna i jeho povlak mohou být upevněny jediným pohybem.

Termínem „holý konec“ je v podlohách předloženého vynálezu myšlena ta část optického vlákna, 30 ze které je odstraněn povlak. Má-li optické vlákno nesloupatelnou ochrannou vrstvu pod povlakem, je tato ochranná vrstva součástí holého konce.

Takováto spojka je zvláště vhodná pro spojování polarizujících nebo polarizaci udržujících optických vláken, protože spojení může být vyzkoušeno, přestaveno otočením vláken a znovu 35 vyzkoušeno, a to až do dosažení požadovaného stavu.

Celá sestava může být vyrobena jako jediný keramický kus, protože keramika může dobře snášet mechanické a tepelné vlastnosti skla, ze kterého jsou nejvíce optická vlákna vyrobena, přičemž keramický blok může být vyroben s přesnou geometrií. Protože však povlaky nevyžadují tak 40 přesné uložení v jedné linii jako holé konce, mohou být části spojky nesoucí povlaky vytvořeny s menšími náklady, například z umělé pryskyřice. To umožňuje zavedení barevného kódu. Výhodná umělá pryskyřice přitom je např. polykarbonát, který je tuhý, rozměrově stálý a v podstatě chemicky inertní termoplast.

Ačkoli je možno takovouto spojku použít znovu, je možné i její jednorázové použití. Např. pro spojení dvou vláken může být pro jejích stálé spojení použita pryskyřice. Takto je tedy možno vytvořit hermetické spojení a rovněž zvýšit odolnost proti vytažení. Má-li pryskyřice index lomu odpovídající indexu lomu optických vláken, může to navíc zvýšit přenos světla přes spojovací místo.

Za některých podmínek může být žádoucí vybrat pryskyřici, která se zpracuje na žádané smíchání indexů lomu, takže „rozladí“ spojení pro určité přenášené signály. Toto rozladění je

-2CZ 282418 B6 žádoucí tehdy, když hrozí nebezpečí, že by přenášené světelné signály mohly být tak silné, že by způsobily nasycení detektoru.

Požadované rozladění však může být rovněž dosaženo udržením žádané vzdálenosti mezí spojenými optickými vlákny nebo vytvořením podélné drážky v sestavě, aby nevykazovala středovou spojitost pro umístění na sebe dosedajících optických vláken mimo dokonalé souosé vyrovnání. Když se vysílané světlo vyzařuje z polovodičového laseru, jehož výstup postupně klesá, může být sestava za účelem snížení útlumu, tzn. pro udržení v podstatě stálých úrovní vysílaného signálu, rychle a levně občas vyměněna.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kteiých představuje:

obr. 1 axonometrický pohled na první spojku optických vláken podle vynálezu, obr. 2 podélný řez druhou spojkou optických vláken podle vynálezu, obr. 3 axonometrický pohled na třetí spojku optických vláken podle vynálezu, obr. 4 axonometrický pohled na čtvrtou spojku optických vláken podle vynálezu, obr. 5 řez podél roviny 5-5 z obr. 4, ve zvětšeném měřítku, obr. 6 příčný řez šestou spojkou optických vláken podle vynálezu a obr. 7 příčný řez sedmou spojkou optických vláken podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

První spojka 10 optických vláken podle obr. 1 má podlouhlé uspořádání sestávající z prvního keramického bloku 11 v podstatě konstantního elipsovitého průřezu. Na povrchu prvního keramického bloku 11 je vytvořena podélná první drážka 13 ve tvaru „V“, a to v jednom vrcholu hlavní osy elipsy přes celou jeho délku. První drážka 13 má stejně mělkou střední část, ve které mohou být uloženy první holé konce 14 dvojice optických vláken, a dále má stejné, hlubší vnější části, ve kterých mohou být uloženy přilehlé první povlaky 16. takže vnější povrchy uložených prvních holých konců 14 a prvních povlaků 16 vymezují v podstatě rovnou čáru, která leží v rovině vymezené hlavní osou eliptického průřezu.

První keramický blok 11 je obklopen pouzdrem 8, které je možno tvarovat jeho pružným deformováním a které má v původním, nedeformovaném tvaru v podstatě tvar válce. Když je pouzdro 8 stlačeno ve směru vedlejší osy eliptického průřezu prvního keramického bloku _1_1, mohou být optická vlákna volně vložena nebo vyjmuta. První podélná drážka 13 je na každém ze svých konců opatřena prvním rozšířením 19 pro usnadnění zavedení optických vláken do první drážky 13. Dosednou-li optická vlákna na sebe, uvolní se za účelem sevření prvních holých konců 14 a prvních povlaků 16 první drážkou 13 první pouzdro 8 do svého původního, v podstatě válcovitého tvaru.

Je výhodné, když je pouzdro 8 dostatečně průhledné, aby bylo možno vidět, že každý z prvních holých konců 14 dosahuje přibližně až do středu první spojky 10. Je-li vloženo jedno optické vlákno a dosahuje-li do středu první spojky 10. působí jako zarážka pro druhé optické vlákno.

Jak je patrno z obr. 2, druhá spojka 20, která je konstrukčně shodná s jednou polovinou první spojky 10 optických vláken z obr. 1, umožňuje připojení jednoho optického vlákna k optoelektronickému prvku 27, přičemž optické vlákno je sevřeno pouzdrem J, které je možno tvarovat stejným způsobem jako předešlé pouzdro 8.

-3li

Třetí spojka 30 optických vláken podle obr. 3 má podlouhlé uspořádání sestávající ze středního třetího keramického bloku 31 a ze dvojice plastických třetích vložek 32 a má v podstatě konstantní elipsovitý průřez. Ve vrcholu hlavní osy eliptického průřezu je v sestavě po celé délce vytvořena přímá podélná třetí drážka 33 tvaru „V“. Třetí keramický blok 31 a plastické vložky 32 jsou vytvořeny za účelem zablokování proti vzájemnému natočení a jsou udržovány v jedné linii deformovatelným pouzdrem 8. Zároveň jsou uvolnitelně zajištěny zalomenými plochami37. Část třetí drážky 33 vytvořená ve třetím keramickém bloku 31 je stejnoměrně mělká a části vytvořené v plastických vložkách 32 jsou stejnoměrně hluboké a na vnějších koncích mají třetí rozšíření 39. Když se dvojice optických vláken zavede do mezery mezi deformovatelným pouzdrem 8 a plastickými třetími vložkami 32, leží vnější povrchy zavedených třetích holých konců 34 optických vláken a třetích povlaků 36 v podstatě v jedné přímce.

Ačkoli délka tvarovatelného pouzdra 8 se přibližně rovná délce sestavy, může být z různých důvodů i kratší, a to například pro usnadnění sevření konců třetích vložek 32 pro jejich vyjmutí nebo zasazení do neznázoměného prostředku pro montáž třetí spojky 30.

Čtvrtá spojka 40 podle obr. 4 a 5 má podlouhlé uspořádání, sestávající ze středního čtvrtého keramického bloku 41. který je uložen v sedlovité čtvrté vložce 42. Při takovémto uložení má čtvrtý keramický blok 41 a čtvrtá vložka 42 v podstatě konstantní elipsovitý průřez. V jednom vrcholu hlavní osy elipsovitého průřezu je vytvořena přímá podélná čtvrtá drážka 43 tvaru „V“. Čtvrtý keramický blok 41 je držen ve znázorněné poloze, rovněž deformovatelným pouzdrem_8, které svírá čtvrté holé konce 44 a čtvrté povlaky 46 dvojice optických vláken stejně jako na obr. 3.

Šestá spojka 60 podle obr. 6 má podlouhlé provedení, sestávající ze středního šestého keramického bloku 61, který je uložen v sedlovité šesté vložce 62 podobným způsobem jako u čtvrté spojky 40 na obr. 4 a 5. Šestá vložka 62 má pro uložení šestého keramického bloku 61 výřez ve tvaru „V“. Po celé délce montované sestavy šestého keramického bloku 61 a šesté vložky 62 je vytvořena přímá podélná šestá drážka 63 tvaru „V“. Šestý keramický blok 61 je držen ve znázorněné poloze pouzdrem 8, které normálně svírá šesté holé konce 64 a neznázoměné povlaky dvojice optických vláken.

Sedmá spojka 70 podle obr. 7 má podlouhlou opěrnou část, která sestává ze středního sedmého keramického bloku 71, který je uložen v podélném otvoru v sedlovité sedmé vložce 72 a je v ní držen deformovatelným pouzdrem 8. Sestavený sedmý keramický blok .71 a sedmá vložka_72 mají přímou podélnou sedmou drážku 73 tvaru „V“. Sedmý holý konec .74 optického vlákna je znázorněn sevřený sedmým pouzdrem 8.

Za účelem ověření vynálezu byl sestrojen prototyp třetí spojky 30 pro spojení dvou optických vláken, z nichž každé mělo skleněné jádro o průměru 125 gm. Třetí keramický blok 31 byl vytvořen z keramického materiálu a plastické třetí vložky 32 byly vyrobeny z polykarbonátu. Hlavní rozměry prototypu byly následující:

max. průměr třetího keramického bloku 31 3,3 mm min. průměr třetího keramického blokuji 2,9 mm úhel třetí drážky 33 tvaru „V“ 75 ° výška vlákna nad třetí drážkou 33 u třetího holého konce 34 (obal jádra) 35 gm u třetího povlaku 36 50 gm průměr pouzdra 8 v nedeformovaném stavu 3,9 mm.

-4CZ 282418 B6

Výšky byly měřeny mikrometrem. Rozdíl výšek třetích holých konců.34 a třetích povlaků.36 nad třetí drážkou 33 byl způsoben částečně větší šířkou třetí drážky 33 v místě uložení třetího povlaku 36. Kromě toho byl třetí povlak 36 pružný a tedy mírně stlačen pouzdrem _8, čímž se zvýšila odolnost proti vytažení.

Při zkoušce prototypu na vlnové délce 1300 nm byl střední útlum 0,1 dB. Síla potřebná pro vytažení optických vláken ze třetí spojky 30 byla větší než 4,5 N.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Mechanická spojka (10, 20, 30, 40, 60, 70) pro optické vlákno s ochranným povlakem (16, 36, 46), která zahrnuje podlouhlou opěrnou část, jejíž povrch je vytvořen s alespoň jednou přímou podélnou drážkou (13, 33, 43, 63, 73), a deformovatelné pouzdro (8), které obklopuje opěrnou část a v původním nedeformovaném tvaru je v podstatě válcovité a je upraveno pro sevření holého konce (14, 34, 44, 64, 74) optického vlákna proti drážce (13, 33, 43, 63, 73), vyznačující se tím, že drážka (13, 33, 43, 63, 73) má stejnoměrně mělkou část pro uložení holého konce (14, 34, 44, 64, 74) optického vlákna a alespoň jednu stejnoměrně hlubokou část pro uložení přilehlé části optického vlákna s povlakem (16, 36, 46), přičemž rozdíl hloubek mělké částí a hluboké části podélné drážky (13, 33, 43, 63, 73) odpovídá rozdílu průměru optického vlákna s povlakem (16, 36, 46) a holého konce (14, 34,44, 64, 74).
2. 2. Mechanická spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že podlouhlá opěrná část má eliptický průřez a drážka (13, 33, 43, 63, 73) je vytvořena v celé délce opěmé části u hlavní osy eliptického průřezu.
3. 3. Mechanická spojka podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mělká část drážky (13, 33, 43, 63, 73) je upravena ve středu drážky (13, 33, 43, 63, 73), přičemž hluboké části drážky (13, 33, 43, 63, 73) jsou vytvořeny na obou koncích drážky (13, 33, 43, 63, 73).
4. 4. Mechanická spojka podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podlouhlá opěrná část je tvořena keramickým blokem (11).
5. 5. Mechanická spojka podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že opěrná část sestává z keramického bloku (31, 41, 61, 71) obsahujícího mělkou část drážky (33, 43, 63, 73) a z alespoň jedné plastické vložky (32, 42, 62, 72) obsahující hlubokou část drážky (33, 43, 63, 73), přičemž vložka (32, 42, 62, 72) a keramický blok (31, 41, 61, 71) jsou zajištěny proti vzájemnému natočení.
6. 6. Mechanická spojka podle nároku 5, vyznačující se tím, že opěrná část obsahuje dvě vložky (32), přičemž keramický blok (31) je uložen mezi vložkami (32).
7. 7. Mechanická spojka podle nároků 5 nebo 6, vyznačující se tím, že zajištění proti vzájemnému natočení je provedeno tak, že přilehlé konce vložky (32) i keramického bloku (31) jsou opatřeny zalomenými plochami (37).
8. 8. Mechanická spojka podle nároku 5, vyznačující se tím, že zajištění proti vzájemnému natočení je provedeno tak, že vložka (42, 62, 72) je opatřena pravoúhlým příčným výřezem, ve kterém je uložen keramický blok (41, 61, 71).