ES2284906T3 - Metodo y aparato para empalmar fibras opticas. - Google Patents
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Abstract
Un método de empalmar fibras ópticas, cual método comprende las etapas de: - fijar una primera fibra (20) a un primer elemento de sujeción (4) que tiene una particular orientación radial con una parte de la fibra que se proyecta más allá del elemento de sujeción, - insertar el elemento de sujeción (4) en un soporte (29) que recibe el elemento de sujeción sólo en una orientación radial específica, - cortar la fibra (20) fijada al elemento de sujeción insertado (4) con un ángulo predeterminado (a) con respecto al soporte (19) para formar una cara frontal de fibra angulada (24) en una parte restante de la fibra que se proyecta más allá del elemento de sujeción, - quitar el elemento de sujeción del soporte, - insertar el elemento de sujeción en un cuerpo de empalme (3) que recibe dicho elemento de sujeción sólo en una orientación radial específica tal que la cara frontal de la fibra angulada (24) tenga una orientación radial predecible con respecto al cuerpo de empalme, y - repetir las etapas arriba citadas para una segunda fibra (21) y un segundo elemento de sujeción (5), con lo que la cara frontal de la primera fibra angulada (24) y la cara frontal de la segunda fibra angulada (25) hacen tope elásticamente con una orientación sustancialmente paralela.
Description
Método y aparato para empalmar fibras
ópticas.
La presente invención se refiere a un método y
aparato para empalmar fibras ópticas. Más en particular, la
presente invención se refiere a un método de empalmar fibras ópticas
en el que los extremos de las fibras están cortados con un ángulo
no perpendicular.
Las fibras ópticas se pueden interconectar o
"empalmar" de diferentes maneras. El empalme a fusión implica
el calentamiento de los extremos de las fibras a empalmar con el
objeto de producir una transición continua. El empalmado mecánico
implica el contacto de los extremos de las fibras en un soporte
adecuado o "empalme". Como el empalmado mecánico no requiere
ningún calentamiento, a menudo se prefiere éste para el empalme en
el montaje. El dispositivo de empalmado mecánico necesita diseñarse
cuidadosamente para conseguir una correcta alineación de los
extremos de las fibras. En las patentes US 4.687.288 y US 5.394.496
se describen unos ejemplos de dichos dispositivos de empalmado. Un
tipo especial de empalme mecánico de fibras liberable es un conector
óptico de fibras. Un ejemplo de dicho conector se describe en la
patente US 4.705.352.
W. C. Young y otros, en IEEE Photonics Technolgy
Letters 1 (1989) núm. 12, páginas 461-463, describe
un estudio de pérdida y reflectancia óptica en los conectores de
fibra óptica de modo simple de manguito cilíndrico estándar
modificado por el pulido de los manguitos de empalme para dar un
ángulo de cara frontal oblicuo de 10 grados en las fibras y en
partes de las caras frontales del manguito. Los manguitos se
alinearon y se juntaron de manera que hubiera algún contacto entre
las caras frontales de los manguitos, pero quedaba un hueco de aire
entre las caras frontales de las fibras ópticas. El documento EP
0419699 A1 y JP 59-038707 describen, cada uno, unas
disposiciones similares en las que los manguitos de empalme de los
conectores de fibra óptica se modifican mediante pulido de los
manguitos para proporcionar unas caras frontales no perpendiculares
de las fibras y partes de las caras frontales de los manguitos que
no fueran perpendiculares (al eje longitudinal). Nuevamente, los
manguitos se alineaban y juntaban de manera que hubiera algún
contacto entre las caras frontales de dichos manguitos, pero quedaba
un hueco de aire entre las caras frontales de las fibras ópticas.
El documento DE 3701421 A1 describe un conector de fibras ópticas
en el que los manguitos son amolados y pulidos para proporcionar
unas caras frontales anguladas de las fibras y de los manguitos.
Los manguitos se juntan, y anclan de manera que las caras frontales
de ambos, manguitos y fibras ópticas, quedan en contacto entre sí,
y sustancialmente paralelos entre sí.
Es bien conocido el hecho de cortar las fibras
ópticas con un ángulo predeterminado para producir una cara frontal
de fibra adecuada para empalmar y/o conectar. La patente US
4.229.876, por ejemplo, describe un instrumento cortante o
"rompedor" que se puede usar para este propósito.
Tradicionalmente, las fibras se han cortado en
ángulo recto, dando como resultado una cara frontal de fibra que es
perpendicular al eje longitudinal de la fibra. Se ha visto, sin
embargo, que las pérdidas de reflexión se pueden reducir
significativamente mediante el corte de las fibras con un ángulo no
perpendicular, es decir, con un ángulo que se aparta de la
perpendicular. La solicitud de patente internacional WO 98/54608,
por ejemplo, describe una herramienta para el corte angular de las
fibras ópticas. Las fibras se cortan con unos extremos que están
compatiblemente angulados entre 1 y 20º, preferiblemente 5 á 10º,
fuera de la perpendicular al eje de las fibras.
Aunque las fibras tengan dicha cara frontal
angulada, en potencia funcionan muy bien; un problema surge cuando
las mismas tienen que empalmarse. Para contactar correctamente las
caras frontales anguladas, sin dejar virtualmente ningún hueco,
dichas caras frontales han de ser paralelas. Esto requiere que las
fibras tengan una orientación de sujeción muy precisa cuando las
mismas se alojen en un cuerpo de empalme. En los métodos de
empalmado existentes, la orientación relativa de las fibras es
arbitraria. Naturalmente, es posible determinar experimentalmente
la orientación correcta de las fibras para acomodarlas en un empalme
y luego medir las pérdidas de reflexión de varias orientaciones.
Esto es, sin embargo, caro y lleva mucho tiempo, y puede ser causa
de que se dañen las caras frontales de las fibras.
Alternativamente, se podría usar un gel óptico (gel de índice de
coincidencia) para reducir los efectos adversos de una orientación
relativa incorrecta de las caras frontales de las fibras, pero se
ha visto que aún así se pueden perder los efectos ventajosos del
corte angulado.
Es, por lo tanto, un objetivo de la presente
invención el superar la antes citada y otras desventajas de la
técnica conocida, y proporcionar un método de empalmar las fibras
ópticas que aproveche totalmente las ventajas del corte
angulado.
Es otro objetivo de la presente invención, el
aportar un método para empalmar fibras ópticas que sea tanto
práctico como económico.
En consecuencia, la presente invención aporta un
método de empalmar fibras ópticas, cual método comprende las etapas
de fijar una primera fibra a un primer elemento de sujeción que
tiene una particular orientación con una porción de la fibra
proyectándose más allá del elemento de sujeción, insertar dicho
elemento de sujeción en un soporte que recibe el elemento de
sujeción sólo en una orientación radial específica, cortar la fibra
fijada en el elemento de sujeción insertado con un ángulo
predeterminado \alpha con respecto al soporte para formar una
cara frontal de fibra angulada en una parte restante de la fibra que
se proyecta más allá del elemento de sujeción, quitar el elemento
de sujeción del soporte, insertar el elemento de sujeción en un
cuerpo empalmador que recibe dicho elemento sujeción sólo de una
orientación radial específica de manera que la cara frontal de
fibra angulada tenga una orientación radial predecible con respecto
al cuerpo del empalme, y repetir las etapas antes citadas con una
segunda fibra y un segundo elemento de sujeción, para que la primera
cara frontal de fibra angulada y la segunda cara frontal de fibra
angulada contacten elásticamente en una orientación sustancialmente
paralela.
Mediante el corte de las fibras con una
orientación radial específica y acomodándolas nuevamente en una
orientación radial específica, se consigue una orientación relativa
predecible de las fibras contactantes. De esta manera, se puede
conseguir un contacto a tope sustancialmente paralelo de las caras
frontales de las fibras.
Debe puntualizarse que dicha orientación radial
específica cuando se corta no necesita ser idéntica a la de cuando
se acomoda en el cuerpo de empalme. Por el contrario, cuando se
decide el mismo instrumento de corte y orientación de soporte
asociado, la orientación del segundo elemento de sujeción donde los
extremos de fibra contactan se girará generalmente unos 180º con
relación a la del primer elemento de sujeción (suponiendo que los
elementos de sujeción sean idénticos y se use el mismo soporte en el
corte).
Se ha notado que el conector óptico de fibra
descrito en la antes mencionada patente US 4.705.352 tiene un
mecanismo de sujeción para asegurar que en repetidos acoplamientos
el conector de fibras se conecte siempre en la misma posición
relativa a fin de evitar el marcado del extremo de la fibra. No hay
ninguna sugerencia de usar tal mecanismo de sujeción para un corte
angulado. Por el contrario, dicha patente USA sugiere que la fibra
podría cortarse con cualquier orientación relativa.
En el método de la presente invención, el
soporte en que están alojados los elementos de sujeción cuando las
fibras están siendo cortadas se incorpora preferiblemente al
dispositivo de corte para no consentir ningún movimiento del
soporte en relación con el dispositivo de cortar. Ventajosamente, el
soporte puede ser de una misma pieza con el citado dispositivo de
cortar.
Preferiblemente, el ángulo (\alpha) con que se
cortan las fibras es de entre 5º y 12º con respecto a una línea
perpendicular al eje de cada fibra. (Nótese que dicho ángulo se mide
siempre con relación a una línea perpendicular al eje longitudinal
de la fibra; un ángulo de 0º implica, por lo tanto, una cara frontal
perpendicular). En unas realizaciones preferentes se emplea un
ángulo de 7º á 9º, aunque también se pueden emplear otros
ángulos.
En una realización particularmente preferida, la
etapa de fijar una fibra en un elemento de sujeción implica el
encogimiento de un manguito termorrecuperable alrededor del elemento
de sujeción. Los elementos de sujeción pueden consistir cada uno en
dos partes que hay que retener conjuntamente mediante el manguito
termorrecuperable. De esta manera, se puede conseguir una unión
segura de las fibras que puede ayudar a proporcionar una
compensación de alargamiento axial.
En una realización alternativa, la etapa de
fijar una fibra a un elemento de sujeción implica el doblado del
elemento de sujeción. También en esa realización se puede
proporcionar una compensación de alargamiento axial mediante los
elementos de sujeción.
Ventajosamente, las caras frontales de contacto
de las fibras anguladas se acomodan en un elemento de alineación.
Dicho elemento de alineación, que es conocido per se,
proporciona una alineación lateral de los extremos de las fibras.
Preferiblemente, el elemento de alineación consta de un primer
elemento y un segundo elemento entre los cuales se pueden acomodar
las fibras, habiendo al menos un elemento que está dotado de una
ranura sustancialmente en forma de V que queda cubierta cuando los
elementos se juntan.
A continuación se describirá la presente
invención haciendo referencia a unas realizaciones ejemplares
ilustradas en los dibujos que se acompañan, en los que:
la figura 1 muestra esquemáticamente una primera
realización de un empalme según la presente invención en una vista
en sección longitudinal,
la figura 2 ilustra esquemáticamente la
realización de la fig. 1 en una vista en sección transversal,
la figura 3 muestra esquemáticamente, en una
vista lateral, una disposición de corte de la presente
invención,
la figura 4 ilustra esquemáticamente, en una
vista lateral, unas fibras ópticas empalmadas de acuerdo con la
presente invención,
la figura 5 muestra esquemáticamente, en
perspectiva, una realización alternativa de un empalme de acuerdo
con la presente invención, y
la figura 6 ilustra esquemáticamente, en
perspectiva, una realización alternativa más de un empalme según la
presente invención.
El empalme mecánico 1 ilustrado puramente a
título de ejemplo no limitativo en la figura 1, comprende un cuerpo
sustancialmente tubular 2, un elemento de alineación 3 y dos
elementos de sujeción 4 y 5. Unas fibras ópticas 20,21 se alojan en
los elementos de sujeción 4 y 5 respectivamente. Como ilustra la
figura 1, se ha quitado el revestimiento de las porciones extremas
de las fibras. Los extremos de las fibras se juntan en el elemento
de alineación 3 que está provisto de una ranura 6 en forma de V para
alojar y alinear los extremos de las fibras. La ranura tiene unas
zonas ensanchadas 6' en los extremos de dicho elemento de alineación
3 que permite que las fibras se encorven en aquellas áreas a fin de
mantener una fuerza compresiva en las caras frontales de tope de
las fibras.
De acuerdo con la presente invención, el
dispositivo de empalme 1 está provisto de un mecanismo para definir
y mantener la orientación angular de las fibras ópticas. Este
mecanismo comprende unos resaltes o salientes de enclave 7
previstos en los elementos de sujeción 4, 5, cuales salientes se
pueden alojar en unos chaveteros 8 previstos en el cuerpo 2. La
combinación de salientes 7 y chaveteros 8 asegura que los elementos
de sujeción 4, 5 se puedan insertar en el cuerpo 2 sólo con una
particular orientación (ver también la figura 2). Se comprenderá
que las fibras 20,21 se mantengan firmes e inamovibles en los
elementos de sujeción 4, 5, por ejemplo mediante engarce de los
elementos de sujeción en las fibras.
Una vez insertados en el cuerpo 2, los elementos
de sujeción de la realización ilustrada en la figura 1, se
mantienen mediante retenedores que retienen los resaltos traseros 10
de los elementos de sujeción. Los retenedores 9 pueden ser de metal
(por ejem. hilo metálico) o plástico y alojarse en las ranuras 11.
Los extremos de fibra se acomodan en los elementos de sujeción de
tal manera que cuando dichos elementos de sujeción están retenidos,
los extremos de fibras hacen tope y al menos una de las fibras es
obligada a encorvarse ligeramente en una de las zonas ensanchadas
6'. Esto asegura un buen contacto entre las caras frontales de las
fibras.
Como puede apreciarse en la figura 1, la
disposición del segundo elemento de sujeción 5 está girado 180º con
respecto al primer elemento de sujeción 4. Esta disposición sirve
para usar un sólo elemento de sujeción diseñado para ambos lados
del dispositivo 1, pero también, y más importante, para asegurar la
orientación angular correcta de las caras frontales de las fibras.
Todo ello se explicará a continuación con referencia a la figura
3.
El elemento de sujeción 4 (ilustrado también en
la fig. 1) se incorpora a una fibra 20 que tiene una parte frontal
22 de la cual se ha quitado el revestimiento. Luego se inserta el
elemento de sujeción 4 en el soporte 29. Gracias al chavetero 8 y
saliente 7, el elemento de sujeción 4 sólo puede ser insertado en
una particular orientación angular. Luego el extremo de la fibra se
corta con un cierto ángulo usando medios de corte 28 conocidos
per se, por ejemplo los de la solicitud de patente
internacional WO 98/54608. La cara frontal angulada de la fibra
resultante 24 se ilustra esquemáticamente en la figura 4, donde el
ángulo \alpha se ha exagerado por razones de claridad.
Volviendo a la figura 3, luego se quita el
elemento de sujeción 4 del soporte 29 y se puede insertar en un
cuerpo de empalme 2. (Nótese que los cuerpos de empalme se pueden
instalar en fábrica con una fibra, pero naturalmente también es
posible insertar ambas fibras en el montaje). El saliente 7 y el
chavetero 8 del cuerpo de empalme 2 aseguran que el elemento de
sujeción 4 se inserte con una orientación predeterminada, en el
ejemplo ilustrado es exactamente la misma orientación que cuando se
cortó.
El procedimiento arriba mencionado se repite
para el elemento de sujeción 5 que retiene la fibra 21. Como
muestra la figura 1, dicho elemento de sujeción 5 se inserta en el
cuerpo de empalme 2 girado a 180º con respecto al elemento de
sujeción 4, lo cual comporta que las caras frontales de las fibras
24 y 25 sean paralelas, como muestra la figura 4. Cuando ambos
elementos de sujeción están enclavados, las caras frontales 24,25
harán tope, dando como resultado un excelente empalme que tiene una
pérdida muy baja de reflexión.
En la realización de la figura 5 hay unos
muelles 19 que están alojados entre los elementos de sujeción y los
elementos de retención 18 a fin de proporcionar una presión de
deformación que asegure un buen contacto de las caras frontales de
las fibras.
En la realización de la figura 6 no se ha
previsto ningún elemento de soporte. En su lugar, los elementos de
sujeción se han previsto con un mecanismo de "colocación
rápida" 17 como los usados en los capuchones de bolígrafos y
similares. Naturalmente, se podrán contemplar otras realizaciones
diversas con las que se obtengan las ventajas del corte angulado de
acuerdo con la presente invención.
Los expertos en la técnica comprenderán, por lo
tanto, que la presente invención no se limita a las realizaciones
ilustradas y que serán posibles muchas adiciones y modificaciones
sin apartarse del alcance de la presente invención según se define
en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Un método de empalmar fibras ópticas, cual
método comprende las etapas de:
- -
- fijar una primera fibra (20) a un primer elemento de sujeción (4) que tiene una particular orientación radial con una parte de la fibra que se proyecta más allá del elemento de sujeción,
- -
- insertar el elemento de sujeción (4) en un soporte (29) que recibe el elemento de sujeción sólo en una orientación radial específica,
- -
- cortar la fibra (20) fijada al elemento de sujeción insertado (4) con un ángulo predeterminado (\alpha) con respecto al soporte (19) para formar una cara frontal de fibra angulada (24) en una parte restante de la fibra que se proyecta más allá del elemento de sujeción,
- -
- quitar el elemento de sujeción del soporte,
- -
- insertar el elemento de sujeción en un cuerpo de empalme (3) que recibe dicho elemento de sujeción sólo en una orientación radial específica tal que la cara frontal de la fibra angulada (24) tenga una orientación radial predecible con respecto al cuerpo de empalme, y
- -
- repetir las etapas arriba citadas para una segunda fibra (21) y un segundo elemento de sujeción (5), con lo que la cara frontal de la primera fibra angulada (24) y la cara frontal de la segunda fibra angulada (25) hacen tope elásticamente con una orientación sustancialmente paralela.
2. Un método según la reivindicación 1, en el
que el ángulo (\alpha) con que las fibras están cortadas es
de
entre 5º y 12º con respecto a una línea
perpendicular al eje longitudinal de cada fibra.
3. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en
el que la etapa de fijar una fibra (20, 21) a un elemento de
sujeción (4, 5) implica el encogimiento de un manguito
termorrecuperable (15) alrededor del elemento de sujeción.
4. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en
el que la etapa de fijar una fibra (20, 21) a un elemento de
sujeción (4, 5) comporta el engarce del elemento de sujeción.
5. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que las caras frontales de las
fibras anguladas que hacen tope (24, 25) son acomodadas en un
elemento de alineación (3).
6. Un método según la reivindicación 5, en el
que el elemento de alineación (3) comprende un primer elemento (3a)
y un segundo elemento (3b) entre los cuales las fibras se pueden
acomodar, al menos un elemento está provisto de una ranura
sustancialmente en forma de V (6) que está cubierta cuando los
elementos se ponen en contacto.
7. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo de empalme (3) es
capaz de recibir un conector.
8. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el primer elemento de
sujeción (4) se inserta en el cuerpo de empalme (3) durante la
fabricación.
9. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo de empalme (3)
está provisto de al menos un gatillo (9) destinado a retener
elásticamente el elemento de sujeción (4, 5).
10. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que se aplica un gel óptico
sobre la cara frontal de la segunda fibra (24).
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