BR102017011328A2

BR102017011328A2 - Acopladores divisores de sinal de entrada ópticos que têm um misturador óptico de recepção assimétrico

Info

Publication number: BR102017011328A2
Application number: BR102017011328-0A
Authority: BR
Inventors: Y. Chan Eric; G. Koshinz Dennis; K. Truong Tuong; B. Pang Henry
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-01-09
Also published as: CA2966192C; US10012793B2; RU2731040C2; US9778419B1; CN107544112B; JP2018032013A; RU2017111272A3; EP3264148A1; EP3264148B1; CA2966192A1; CN107544112A; RU2017111272A; JP7195727B2; US20170371103A1

Abstract

a presente invenção refere-se a uma rede óptica que tem pelo menos um acoplador divisor de sinal de entrada que compreende misturadores ópticos de transmissão e recepção que são respectivamente acoplados opticamente aos transmissores e aos receptores de uma pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos. cada conversor de meio óptico-elétrico compreende um respectivo receptor acoplado opticamente ao misturador óptico de recepção por fibras óp-ticas de plástico e um respectivo transmissor acoplado opticamente ao misturador óptico de transmissão por meio de fibras ópticas de plástico. as fibras ópticas de plástico de saída unidas a uma face de saída do misturador óptico de recepção têm um diâmetro menor do que o diâmetro das fibras ópticas de plástico de entrada unidas a uma face de entrada do misturador óptico de recepção.

Description

(54) Título: ACOPLADORES DIVISORES DE SINAL DE ENTRADA ÓPTICOS QUE TÊM UM MISTURADOR ÓPTICO DE RECEPÇÃO ASSIMÉTRICO (51) Int. Cl.: G02B 6/255; G02B 6/26 (52) CPC: G02B 6/255,G02B 6/262 (30) Prioridade Unionista: 23/06/2016 US 15/191,427 (73) Titular(es): THE BOEING COMPANY (72) Inventor(es): ERIC Y. CHAN; DENNIS G. KOSHINZ; TUONG K. TRUONG; HENRY B. PANG (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: A presente invenção refere-se a uma rede óptica que tem pelo menos um acoplador divisor de sinal de entrada que compreende misturadores ópticos de transmissão e recepção que são respectivamente acoplados opticamente aos transmissores e aos receptores de uma pluralidade de conversores de meios ópticoelétricos. Cada conversor de meio óptico-elétrico compreende um respectivo receptor acoplado opticamente ao misturador óptico de recepção por fibras óp-ticas de plástico e um respectivo transmissor acoplado opticamente ao misturador óptico de transmissão por meio de fibras ópticas de plástico. As fibras ópticas de plástico de saída unidas a uma face de saída do misturador óptico de recepção têm um diâmetro menor do que o diâmetro das fibras ópticas de plástico de entrada unidas a uma face de entrada do

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ACOPLADORES DIVISORES DE SINAL DE ENTRADA ÓPTICOS QUE TÊM UM MISTURADOR ÓPTICO DE RECEPÇÃO ASSIMÉTRICO.

ANTECEDENTES [0001] A presente invenção refere-se de maneira geral à tecnologia relacionada a redes ópticas que permitem uma comunicação entre componentes elétricos.

[0002] A rede óptica que usa fibras ópticas de plástico pode propiciar vantagens em relação à rede que usa o cobre ou um outro fio de metal. As categorias de fibras ópticas de plástico incluem a fibra óptica de silício revestida com plástico, a fibra óptica de plástico de um só núcleo, ou a fibra óptica de plástico de múltiplos núcleos. A rede de fibra óptica de plástico pode ter custos mais baixos de instalação e de manutenção. Além disso, devido ao fato que as fibras ópticas de plástico são mais leves do que o fio de metal que deve ser necessário para carregar uma quantidade equivalente de dados, o uso de fibras ópticas de plástico pode resultar em economias apreciáveis no peso. As economias no peso podem ser significativas para redes a bordo de veículos, tal como um avião, onde as economias no peso podem resultar no consumo reduzido de combustível e em menos emissões.

[0003] Em alguns cenários, é desejável conectar um número de unidades substituíveis de linha entre si. Por exemplo, um número de unidades substituíveis de linha na seção anterior de um veículo (por exemplo, um avião) pode ter que ser conectado a um número de unidades substituíveis de linha na seção posterior do veículo. A conexão de cada unidade substituível de linha a cada outra unidade substituível de linha pode resultar em um número não razoavelmente grande de conexões entre as unidades substituíveis de linha. Além disso, muitas das conexões entre as unidades substituíveis de linha podem ser longas, o que resulta em perdas ópticas. Se todas essas conexões estivePetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 7/50

2/44 rem na forma de fios de cobre, o espaço e o peso resultantes das conexões podem ser pesados para o veículo. Barramentos de dados elétricos têm sido usados para conectar as unidades substituíveis de linha. Um único barramento de dados ópticos pode eliminar uma parte do peso e do tamanho de conexões elétricas entre as unidades substituíveis de linha. De modo geral, as fibras de comunicação óptica, tais como as fibras ópticas de vidro e as fibras ópticas de plástico, podem ser mais leves e contidas em espaços menores do que a fiação elétrica. No entanto, a implementação de sistemas de comunicação óptica não é tão simples quanto meramente a substituição de toda a fiação elétrica por fibras ópticas.

[0004] As fibras ópticas de plástico têm uma alta capacidade de transmissão, uma excelente imunidade ao ruído induzido pela interferência eletromagnética, pouco peso, uma elevada resistência mecânica, e uma flexibilidade proeminente. Devido a essas propriedades, as fibras ópticas de plástico são usadas em transmissões de dados, bem como na decoração, na iluminação, e em aplicações industriais similares. As fibras ópticas de plástico também são maiores no diâmetro em comparação às fibras ópticas de vidro. Devido aos seus diâmetros maiores, as fibras ópticas de plástico têm uma maior tolerância ao desalinhamento das fibras do que as fibras ópticas de vidro. Por causa dessa grande tolerância ao desalinhamento, as redes à base de fibra ópticas de plástico têm custos mais baixos de manutenção e de instalação. Nas plataformas aeroespaciais, as fibras ópticas de plástico também reduzem bastante o custo dos conectores e dos componentes de transceptores usados em uma rede de aviônica.

[0005] Atualmente, algumas arquiteturas de barramentos de dados ópticos (por exemplo, um barramento de dados de fibra óptica de plástico (POF) ARINC 629) empregadas em um avião requerem um conversor de meio óptico-elétrico individualmente acondicionado para caPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 8/50

3/44 da canal. Elas também requerem acopladores divisores de sinal de entrada ópticos passivos individualmente acondicionados. Essas unidades individualmente acondicionadas são interconectadas umas às outras por cabos de POFD completamente protegidos.

[0006] Tal com usados no presente documento, o termo acoplador divisor de sinal de entrada compreende um ou mais dispositivos de um tipo que recebe uma pluralidade de sinais ópticos em uma face de entrada através das respectivas fibras ópticas de entrada e envia as respectivas porções de cada sinal óptico recebido a cada fibra de uma pluralidade de fibras ópticas de saída acopladas opticamente a uma face de saída do dispositivo. Desse modo, cada fibra óptica de saída recebe os respectivos sinais ópticos de entrada de todas as fibras ópticas de entrada. É conhecida a combinação de dois dispositivos desse tipo para formar um acoplador divisor de sinal de entrada que possa ser acoplado opticamente aos transmissores e aos receptores de uma pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos para permitir que os componentes de uma pluralidade de componentes eletrônicos (tais como unidades substituíveis de linha), que são respectivamente eletricamente conectados aos conversores de meios ópticoelétricos, se comuniquem entre si.

[0007] Uma solução existente usa acopladores divisores de sinal de entrada simétricos duais que têm faces de entrada e saída acopladas opticamente a fibras ópticas de plástico de 1 mm de diâmetro, em que as fibras ópticas de plástico também são conectadas aos transmissores e aos receptores dos respectivos conversores de meios óptico-elétricos. Em um caso conhecido, cada receptor de um conversor de meio óptico-elétrico compreende um fotodetector que tem um diâmetro de menos de 1 mm (por exemplo, de 0,4 mm). Devido ao fato que as fibras ópticas de plástico de saída de 1 mm de diâmetro acopladas opticamente aos receptores são maiores do que o fotodetector,

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4/44 essa má combinação produz uma perda de acoplamento óptico.

[0008] Há uma necessidade quanto a uma solução que reduza, se não eliminar, a perda de acoplamento óptico devido aos tamanhos mal combinados das faces de extremidade de POF e dos fotodetectores incorporados nos receptores de conversores de meios óptico-elétricos. SUMÁRIO [0009] O objeto divulgado em detalhes a seguir refere-se a uma rede óptica que permite uma comunicação entre componentes elétricos tais como unidades substituíveis de linha em um avião. A rede óptica compreende pelo menos um acoplador divisor de sinal de entrada que compreende um misturador óptico de transmissão e um misturador óptico de recepção, em que os misturadores ópticos são conectados aos transmissores e aos receptores, respectivamente, de uma pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos. Cada conversor de meio óptico-elétrico compreende um respectivo receptor acoplado opticamente ao misturador óptico de recepção por fibras ópticas de plástico de saída e um respectivo transmissor acoplado opticamente ao misturador óptico de transmissão por fibras ópticas de plástico de entrada. De acordo com as modalidades que serão descritas em mais detalhes a seguir, as fibras ópticas de plástico de saída unidas a uma face de saída do misturador óptico de recepção têm um diâmetro menor do que o diâmetro das fibras ópticas de plástico de entrada.

[0010] Tal como usado no presente documento, o termo misturador óptico de transmissão refere-se a um misturador óptico em que as fibras ópticas de plástico de entrada unidas são acopladas opticamente a transmissores. Tal como usado no presente documento, o termo misturador óptico de recepção refere-se a um misturador óptico em que as fibras ópticas de plástico de saída unidas são acopladas opticamente a receptores. O termo assimétrico, tal como aplicado aos misturadores ópticos no presente documento, significa que o diâmetro

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5/44 das fibras ópticas de plástico de entrada é diferente do diâmetro das fibras ópticas de plástico de saída.

[0011] De acordo com as modalidades divulgadas no presente documento, os misturadores ópticos de recepção são conectados às fibras ópticas de plástico de entrada de 1 mm de diâmetro e às fibras ópticas de plástico de saída de diâmetro pequeno (isto é, menos de 1 mm) para realçar a sensibilidade do receptor. Em comparação aos misturadores ópticos de recepção simétricos conectados somente a fibras ópticas de plástico de 1 mm de diâmetro, o uso das fibras ópticas de plástico de saída de diâmetro pequeno melhora a sensibilidade do receptor ao combinar melhor com o diâmetro (no exemplo divulgado, 0,4 mm) dos fotodetectores integrados nos receptores.

[0012] Um aspecto do objeto divulgado em detalhes a seguir é um sistema de fibra óptica que compreende: uma fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com uma primeira área e uma segunda face de extremidade com a primeira área; uma primeira fibra óptica de plástico de entrada que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área e uma segunda face de extremidade com uma segunda área menor do que a primeira área, em que a segunda face de extremidade da primeira fibra óptica de plástico de entrada é unida a uma primeira porção da primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura; uma segunda fibra óptica de plástico de entrada que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área e uma segunda face de extremidade com uma terceira área menor do que a primeira área, em que a segunda face de extremidade da segunda fibra óptica de plástico de entrada é unida a uma segunda porção da primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura; e uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída que têm faces de extremidade com uma quarta área menor do que a primeira área unidas à segunda face de extremidade da fibra óptica de mistura. A soma da

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6/44 segunda e da terceira áreas é de preferência igual à primeira área. [0013] De acordo com algumas modalidades do sistema de fibra óptica descrito no parágrafo precedente, a primeira fibra óptica de plástico de entrada tem uma primeira face lateral que intercepta a segunda face de extremidade da primeira fibra óptica de plástico de entrada, e a segunda fibra óptica de plástico de entrada tem uma segunda face lateral que intercepta a segunda face de extremidade da segunda fibra óptica de plástico de entrada. Nestas modalidades, o sistema também compreende uma camada de epóxi de índice de retração compatível disposta no meio e ligando as porções confrontantes da primeira e da segunda faces laterais sem nenhuma camada de metal entre as mesmas.

[0014] Um outro aspecto do objeto divulgado em detalhes a seguir é um sistema de fibra óptico que compreende: uma fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com uma primeira área e uma segunda face de extremidade com a primeira área; um combinador que tem uma face de extremidade com uma segunda área unida à primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura; uma primeira extensão da fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área e acoplada opticamente ao combinador; uma segunda extensão da fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área e acoplada opticamente ao combinador; e uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída que têm faces de extremidade com uma terceira área menor do que a primeira área unida à segunda face de extremidade da fibra óptica de mistura. De preferência, a segunda área é igual à primeira área. De acordo com algumas modalidades do sistema de fibra óptica descrito no parágrafo precedente, o combinador compreende as primeira e segunda porções que têm as respectivas faces de extremidade unidas à primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura,

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7/44 em que a primeira e a segunda porções do combinador são ligadas uma à outra por uma camada de epóxi de índice de refraçâo compatível, com a primeira extensão da fibra óptica de plástico sendo formada integralmente com a primeira porção do combinador e a segunda extensão da fibra óptica de plástico sendo formada integralmente com a segunda porção do combinador. De acordo com outras modalidades, o combinador pode ser um componente transparente opticamente separado que tem duas faces de extremidade de entrada unidas às faces de extremidade das respectivas fibras ópticas de plástico e uma face de extremidade de saída unida a uma face de extremidade da fibra óptica de mistura. A fibra óptica de mistura compreende de preferência uma fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório.

[0015] Um aspecto adicional do objeto divulgado em detalhes a seguir é um sistema de comunicação de dados que compreende: primeira e segunda pluralidades de dispositivos elétricos configurados para enviar e receber sinais elétricos que representam dados; uma primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos, em que cada conversor de meio óptico-elétrico da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos compreende um respectivo transmissor que converte os sinais elétricos recebidos de um respectivo dispositivo da primeira pluralidade de dispositivos elétricos em sinais ópticos e um respectivo receptor que converte os sinais ópticos em sinais elétricos a serem enviados ao respectivo dispositivo da primeira pluralidade de dispositivos elétricos; uma segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos, em que cada conversor de meio óptico-elétrico da segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos compreende um respectivo transmissor que converte os sinais elétricos recebidos de um respectivo dispositivo da segunda pluralidade de dispositivos elétricos em sinais ópticos e um respectivo rePetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 13/50

8/44 ceptor que converte os sinais ópticos em sinais elétricos a serem enviados ao respectivo dispositivo da segunda pluralidade de dispositivos elétricos; uma primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada respectivamente acopladas opticamente aos transmissores da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos e que têm faces de extremidade com uma primeira área; uma segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada respectivamente acopladas opticamente aos transmissores da segundo pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos e que têm faces de extremidade com a primeira área; uma primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída respectivamente acopladas opticamente aos receptores da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos e que têm faces de extremidade com uma segunda área menor do que a primeira área; uma segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída respectivamente acopladas opticamente aos receptores da segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos, em que cada fibra óptica de plástico de saída tem faces de extremidade com uma terceira área menor do que a primeira área; um primeiro acoplador divisor de sinal de entrada óptico que compreende um primeiro misturador óptico de transmissão que tem uma face de entrada unida às faces de extremidade da primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada e que tem uma face de saída, um primeiro misturador óptico de recepção que tem uma face de saída unida às faces de extremidade da primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída, e uma primeira passagem da fibra óptica envolvente que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do primeiro misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma quarta área menor do que a primeira área unido ao primeiro misturador óptico de recepção; um segundo acoplador divisor de sinal de entrada óptico que compreende um segundo misturador óptico de

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9/44 transmissão que tem uma face de entrada unida às faces de extremidade da segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada e que tem uma face de saída, um segundo misturador óptico de recepção que tem uma face de saída unida às faces de extremidade da segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída, e uma segunda passagem óptica da fibra envolvente que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do segundo misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma quinta área menor do que a primeira área unida ao segundo misturador óptico de recepção; uma primeira passagem óptica da fibra que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do primeiro misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma sexta área menor do que a primeira área unida ao segundo misturador óptico de recepção; e uma segunda passagem óptica da fibra que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do segundo misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma sétima área menor do que a primeira área unida ao primeiro misturador óptico de recepção. O primeiro misturador óptico de recepção compreende uma primeira fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área unida às segundas faces de extremidade da primeira fibra óptica de plástico envolvente e a segunda passagem óptica da fibra; e tem uma segunda face de extremidade com a primeira área unida às faces de extremidade da primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída. O segundo misturador óptico de recepção compreende uma segunda fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área unida às segundas faces de extremidade da segunda fibra óptica de plástica envolvente e a primeira passagem óptica da fibra; e tem uma segunda face de extremidade com a primeira área unida às faces de extremidade da segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de

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10/44 saída. De acordo com algumas modalidades, a soma da quarta e da sétima áreas e a soma da quinta e da sexta áreas são respectivamente iguais à primeira área, a quarta e a sétima áreas são iguais, e a quinta e a sexta áreas não são iguais. Cada um dos receptores das primeira e segunda pluralidades de conversores de meios ópticoelétricos compreende um respectivo fotodetector que tem uma oitava área que é menor do que a primeira área. De acordo com algumas modalidades, a primeira pluralidade de dispositivos eletrônicos consiste em unidades substituíveis de linha localizadas em uma seção anterior de um avião e a segunda pluralidade de dispositivos eletrônicos consiste em unidades substituíveis de linha localizadas em uma seção posterior do avião.

[0016] Ainda um outro aspecto é um método para a instalação de um misturador óptico em uma rede óptica, o qual compreende: cortar uma extensão de uma primeira fibra óptica de plástico para formar primeira e segunda faces de extremidade, em que cada uma dentre a primeira e a segunda faces da extremidade tem uma primeira área; formar uma seção de extremidade de uma segunda fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área para formar uma primeira face lateral que intercepta e é perpendicular a uma primeira face de extremidade que tem uma segunda área que é menor do que a primeira área; formar uma seção de extremidade de uma terceira fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área para formar uma segunda face lateral que intercepta e é perpendicular a uma segunda face de extremidade que tem uma terceira área que é menor do que a primeira área; ligar as primeira e segunda faces da segunda e da terceira fibras ópticas de plástico ao usar epóxi de índice de retração compatível; ligar as s primeira e segunda faces de extremidade da segunda e da terceira fibras ópticas de plástico às respectivas porções da primeira face de

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11/44 extremidade da extensão da primeira fibra óptica de plástico ao usar epóxi de índice de refração compatível; ligar as faces de extremidade de uma pluralidade de quartas fibras ópticas de plástico, cada uma das quais tem uma quarta área menor do que a primeira área, às respectivas porções da segunda face de extremidade da primeira fibra óptica de plástico ao usar epóxi de índice de refração compatível; fixar a extensão da primeira fibra óptica, das respectivas porções das seções de extremidade da segunda e da terceira fibras ópticas de plástico, e uma seção de proteção da pluralidade de quartas fibras ópticas de plástico dentro de uma virola ao usar epóxi óptico de enchimento; e conectar as segunda e terceira fibras ópticas de plástico e a pluralidade de fibras ópticas de plástico às respectivas outras fibras ópticas de plástico da rede óptica. De preferência, a soma das segunda e terceira áreas é igual à primeira área.

[0017] As redes ópticas divulgadas no presente documento são projetadas para realçar o orçamento da ligação óptica do sistema óptico e para permitir que o sistema óptico atinja uma margem de poder óptico de fim de linha alvo tal como necessário para a instalação particular. O desenho proposto é de custo baixo e fabricável mediante o uso de componentes de fibras ópticas de plástico de prateleira comerciais e sem usar processos de fusão a alta temperatura.

[0018] Outros aspectos de misturadores ópticos de recepção assimétricos para o uso em redes ópticas são divulgados a seguir. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0019] As características, as funções e as vantagens discutidas na seção precedente podem ser obtidas independentemente em várias modalidades, ou podem ser combinadas em ainda outras modalidade. Várias modalidades serão descritas a seguir com referência aos desenhos com a finalidade de ilustrar os aspectos descritos acima e outros ainda. Nenhum dos diagramas descritos resumidamente nesta seção é

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12/44 desenhado em escala e as espessuras relativas das camadas descritas nesses diagramas não refletem precisamente as espessuras reais. [0020] A FIGURA 1 é um diagrama que ilustra um avião com um número de unidades substituíveis de linha conectadas através de uma rede de fibras ópticas de plásticos que tem dois acopladores divisores de sinal de entrada ópticos simétricos.

[0021] As FIGURAS 2A e 2B são diagramas que representam as vistas isométrica e lateral, respectivamente, de um misturador óptico cônico de acordo com uma modalidade.

[0022] As FIGURAS 3A, 3B e 3C são diagramas que representam a primeira vista de extremidade, a vista lateral e a segunda vista de extremidade, respectivamente, de um misturador óptico cônico do tipo mostrado nas FIGURAS 2A e 2B conectados às fibras ópticas de plástico em ambas as extremidades.

[0023] FIGURA 4 é um diagrama que representa uma vista isométrica de uma porção de uma rede óptica que compreende um par de misturadores ópticos cônicos que se são acoplados opticamente.

[0024] A FIGURA 5 é uma representação esquemática de uma rede óptica que inclui dois pares de misturadores ópticos cônicos de acordo com uma modalidade.

[0025] A FIGURA 6 é um diagrama que representa uma vista secional de um acoplamento óptico de duas fibras ópticas usando um conector.

[0026] A FIGURA 7 é um diagrama que mostra uma configuração de rede óptica de acordo com uma modalidade com cinco rupturas do conector entre os acopladores divisores de sinal de entrada anterior e posterior.

[0027] A FIGURA 8 é um diagrama que mostra uma configuração de rede óptica de acordo com uma outra modalidade com seis rupturas do conector entre os acopladores divisores de sinal de entrada anPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 18/50

13/44 terior e posterior.

[0028] A FIGURA 9 é um diagrama que mostra uma extremidade de uma fibra de fibra óptica de plástico de 1 mm de diâmetro acoplada opticamente a um fotodetector de 0,4 mm de diâmetro de um receptor por meio de uma lente de esfera soldada a uma tampa.

[0029] A FIGURA 10A é um diagrama que mostra um misturador óptico de recepção cônico de um acoplador divisor de sinal de entrada anterior, em que o misturador óptico de recepção tem um par de fibras ópticas de plástico de entrada de 1 mm de diâmetro que são unidas à sua face de entrada e uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída que são unidas à sua face da saída.

[0030] A FIGURA 10B é um diagrama que mostra o misturador óptico de recepção cônico de um acoplador divisor de sinal de entrada posterior, em que o misturador óptico de recepção tem duas fibras ópticas de plástico de entrada de 1 mm de diâmetro quais são unidas à sua face de entrada e quatro fibras ópticas de plástico da saída de 1 mm de diâmetro que são unidas à sua face de saída.

[0031] A FIGURA 11 é um diagrama que mostra um misturador óptico de recepção anterior de um acoplador divisor de sinal de entrada anterior de acordo com uma modalidade, em que o misturador óptico de recepção anterior compreende uma fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro que tem um par de faces de extremidade em formato de D assimétrico das respectivas fibras ópticas de plástico de entrada unidas à sua face de extremidade de entrada e que tem faces de extremidade de uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída de 190 μm de diâmetro unidas à sua face de extremidade de saída.

[0032] A FIGURA 12 é um diagrama que representa uma vista isométrica de duas fibras ópticas de plástico que convergem para formar um combinador no misturador óptico mostrado na FIGURA 11.

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14/44 [0033] A FIGURA 12A é uma vista ampliada da porção de extremidade do combinador mostrado na FIGURA 12.

[0034] A FIGURA 12B é um diagrama que mostra as faces de extremidade semicirculares das fibras ópticas de plástico mostradas na FIGURA 12.

[0035] A FIGURA 13 é um diagrama que mostra o formato das face de extremidade da pluralidade das fibras ópticas de plástico de saída de 190 pm de diâmetro mostradas na FIGURA 11.

[0036] A FIGURA 14 é um diagrama que mostra o(s) formato(s) verdadeiro(s) (não idealizado(s)) das faces de extremidade de uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída de 190 pm de diâmetro de um feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos comercialmente disponível que podem ser unidas à face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro mostrada na FlGURA11.

[0037] A FIGURA 15 é um diagrama que mostra um feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos, uma porção do qual foi separada em fibras ópticas de plástico individuais pela remoção do envoltório externo do feixe de fibras.

[0038] A FIGURA 16 é um diagrama que mostra o formato das faces de extremidade de uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída de 175 pm de diâmetro que podem ser unidas à face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro mostrada na FIGURA 11 de acordo com uma segunda modalidade.

[0039] A FIGURA 17 é um diagrama que mostra o formato das faces de extremidade de uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída de 175 pm de diâmetro qual podem ser unidas à face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o

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15/44 vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro mostrada na FIGURA 11 de acordo com uma terceira modalidade.

[0040] A FIGURA 18 é um diagrama que mostra um misturador óptico de recepção posterior de um acoplador divisor de sinal de entrada posterior de acordo com uma modalidade, em que o misturador óptico de recepção posterior compreende uma fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro que tem uma face de extremidade de entrada à qual duas faces de extremidade assimétricas das respectivas fibras ópticas de plástico de entrada são unidas e uma face de extremidade de saída à qual as faces de extremidade de quatro fibras ópticas de plástico de saída de 400 pm de diâmetro são unidas.

[0041] A FIGURA 19 é um diagrama que mostra as duas faces de extremidade assimétricas das fibras ópticas de plástico de entrada mostradas na FIGURA 18.

[0042] A FIGURA 20 é um diagrama que mostra as faces de extremidade das quatro fibras ópticas de plástico de saída de 400 pm de diâmetro mostradas na FIGURA 18.

[0043] A referência será feita a seguir aos desenhos, nos quais os elementos similares em desenhos diferentes contêm os mesmos numerais de referência.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0044] As modalidades ilustrativas de redes ópticas são descritas em alguns detalhes a seguir. No entanto, nem todas as características de uma implementação real são descritas neste relatório descritivo. Um elemento versado no estado da técnica deve apreciar que, no desenvolvimento de uma modalidade real, numerosas decisões específicas de implementação devem ser tomadas para atingir os objetivos específicos do desenvolvedor, tais como a conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, que irão vaPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 21/50

16/44 riar de uma implementação a outra. Além disso, deve ser apreciado que tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas deve ser, no entanto, uma rotina para os elementos versados no estado da técnica que tem o benefício desta descrição.

[0045] Várias modalidades de uma rede de fibra óptica para permitir uma comunicação óptica entre as unidades substituíveis de linha em um avião serão descritas em detalhes a seguir com a finalidade de ilustração. No entanto, a implementação das redes de fibras ópticas divulgadas no presente documento não é limitada unicamente ao ambiente de um avião, mas, ao invés disto, pode ser utilizada em redes de fibras ópticas e bordo de outros tipos de veículos ou de redes de fibras ópticas.

[0046] É conhecida a interconexão de unidades substituíveis de linha em um avião ao usar um sistema de fibra óptica que compreende acopladores divisores de sinal de entrada simétricos duais. Em alguns casos, a unidades substituíveis de linha são conectadas aos acopladores divisores de sinal de entrada ópticos da através de fibras ópticas de plástico. Desta maneira, os sinais enviados por cada uma das unidades substituíveis de linha são recebidos por todas as outras unidades substituíveis de linha. Algumas das unidades substituíveis de linha são separadas por distâncias relativamente longas.

[0047] A FIGURA 1 ilustra um avião 400 que tem um número de unidades substituíveis de linha 401 a bordo. Para a facilidade de ilustração, nem todas as unidades substituíveis de linha 401 foram etiquetadas. O veículo avião inclui uma rede óptica que permite que as unidades substituíveis de linha 401 se comuniquem entre si. De acordo com a modalidade mostrada na FIGURA 1, a rede óptica compreende um acoplador divisor de sinal de entrada anterior 410 disposto em uma seção anterior do avião 400 e um acoplador divisor de sinal de entrada posterior 420 disposto em uma seção posterior do avião 400. A rede

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17/44 óptica também compreende o que segue: (a) as linhas de transmissão de fibra óptica de plástico 411 de cada conversor de meios das unidades substituíveis de linha 401 na seção anterior do avião 400 ao acoplador divisor de sinal de entrada anterior 410; (b) as linhas de recepção de fibras ópticas de plástico 412 que conectam o acoplador divisor de sinal de entrada anterior 410 a cada conversor de meios das unidades substituíveis de linha 401 na seção anterior do avião 400; (c) as linhas de transmissão de fibras ópticas de plástico 421 de cada conversor de meios das unidades substituíveis de linha 401 na seção posterior do avião 400 ao acoplador divisor de sinal de entrada posterior 420; (d) as linhas de recepção de fibras ópticas de plástico 422 que conectam o acoplador divisor de sinal de entrada posterior 420 a cada conversor de meios das unidades substituíveis de linha 401 na seção posterior do avião 400; (e) uma primeira de transmissão de fibra óptica de plástico longa 431 que conecta o acoplador divisor de sinal de entrada anterior 410 ao acoplador divisor de sinal de entrada posterior 420; e (f) uma segunda linha de transmissão de fibra óptica de plástico longa 432 que conecta o acoplador divisor de sinal de entrada anterior 410 ao acoplador divisor de sinal de entrada posterior 420.

[0048] Uma fibra óptica é um guia de ondas dielétrico cilíndrico que transmite a luz ao longo de seu eixo. A fibra consiste em um núcleo transparente circundado por uma camada de proteção transparente (daqui por diante, envoltório), ambas as quais são feitas de materiais dielétricos. A luz é mantida no núcleo pelo fenômeno de reflexão interna total. Para confinar o sinal óptico no núcleo, o índice de retração do núcleo é maior grande do que aquele do envoltório. O limite entre o núcleo e envoltório pode ser abrupto, tal como na fibra de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório, ou então gradual, tal como na fibra de índice graduado. Embora as fibras ópticas possam ser feitas de vidro ou de plástico, esta descrição refere-se

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18/44 aos sistemas que empregam fibras ópticas de plástico.

[0049] De acordo com as modalidades divulgadas no presente documento, cada um dentre o acoplador divisor de sinal de entrada anterior 410 e o acoplador divisor de sinal de entrada posterior 420 compreende um respectivo par de misturadores ópticos cônicos. As FIGURAS 2A e 2B são diagramas que representam as vistas isométrica e lateral, respectivamente, de um misturador óptico 610 de acordo com uma modalidade. O misturador óptico tem uma primeira face 610 611 e uma segunda face 612. O tamanho 621 da primeira face 611 pode ser baseado em um número de fibras ópticas a serem conectadas à primeira face 611. O tamanho 622 da segunda face 612 pode ser baseado em um número de fibras ópticas a serem conectadas à segunda face 612. Se o número das fibras ópticas a serem conectadas à primeira face 611 for diferente do número das fibras ópticas a serem conectadas à segunda face 612, então o tamanho da primeira face 611 e o tamanho da segunda face 612 podem ser diferentes, desse modo conferindo ao misturador óptico 610 um formato cônico. O comprimento 623 do misturador óptico 610 pode ser baseado nos tamanhos 621 e 622 das faces 611 e 612. Cada uma das faces 611 e 612 pode ser substancialmente centrada em torno de um eixo 624 que é substancialmente perpendicular a cada uma das duas faces 611 e 612. A haste de mistura 610 é feita de preferência de um material que tem um índice de retração igual ao índice de retração do material de plástico das fibras ópticas de plástico conectadas ao misturador óptico 610.

[0050] As FIGURAS 3A, 3B e 3C são diagramas que representam a primeira vista de extremidade, a vista lateral e a segundas vista de extremidade, respectivamente, de um misturador óptico cônico 610 do tipo mostrado nas FIGURAS 2A e 2B conectados às fibras ópticas de plástico em ambas as extremidades. Mais especificamente, um primeiro jogo de fibras ópticas 640 é unido a uma primeira face 611 do mistuPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 24/50

19/44 rador óptico 610 e um segundo jogo de fibras ópticas 650 é unido a uma segunda face 612 do misturador óptico 610. Os tamanhos das faces 611 e 612 e o comprimento do misturador óptico 610 podem ser determinados de maneira tal que a luz que entra a partir de qualquer fibra do primeiro jogo de fibras ópticas 640 vai ser distribuída de maneira substancialmente uniforme através da segunda face 612, ao passo que a luz que entra a partir de qualquer fibra do segundo jogo de fibras ópticas 650 vai ser distribuída de maneira substancialmente uniforme através da primeira face 611. Desta maneira, quando um sinal óptico entra em uma face do misturador óptico 610 de uma fibra óptica, o mesmo sinal óptico é transmitido a todas as fibras ópticas unidas à face oposta do misturador óptico 610.

[0051] No exemplo mostrado na FIGURA 3A, o número de fibras ópticas 640 é dezenove; no exemplo mostrado na FIGURA 3C, o número de fibras ópticas 650 é quatro. No entanto, tipicamente o número de fibras ópticas 640 pode variar de sete a quarenta, ao passo que o número de fibras ópticas 650 pode variar de dois a quatro.

[0052] O primeiro e o segundo jogos de fibras ópticas 640 e 650 podem ser alinhados às respectivas faces 611 e 612 do misturador óptico 630 para otimizar o acoplamento. Após o alinhamento, o primeiro e o segundo jogos de fibras ópticas 640 e 650 podem ser unidos às respectivas faces 611 e 612 do misturador óptico 610 com um adesivo curável com luz ultravioleta de índice de retração compatível. O conjunto completo das fibras ópticas 640 e 650 e do misturador óptico 610 pode ser acondicionado em um invólucro de proteção. Conectores podem ser usados para acoplar com as fibras ópticas dentro do invólucro de proteção acondicionado com fibras ópticas externas.

[0053] A FIGURA 4 é um diagrama que representa uma vista isométrica de uma porção de uma rede óptica que compreende um par de misturadores ópticos cônicos 710 e 720 que são acoplados opticaPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 25/50

20/44 mente por uma fibra óptica 730. O misturador óptico 710 tem uma primeira face 711 com um primeiro jogo de fibras ópticas 712 unidas ao mesmo e uma segunda face 713 com fibras ópticas 714 e 730 unidas ao mesmo. Similarmente, o misturador óptico 720 tem uma primeira face 721 com um segundo jogo de fibras ópticas 722 unidas ao mesmo e uma segunda face 723 com fibras ópticas 724 e 730 unidas ao mesmo. O misturador óptico 710 pode distribuir uniformemente a luz dos sinais ópticos recebidos do primeiro jogo de fibras ópticas 712 através da segunda face 713 de maneira tal que os sinais ópticos que entram nas fibras ópticas 714 e 730 consistem em uma combinação de todos os sinais ópticos recebidos do primeiro jogo de fibras ópticas 712. Além disso, a fibra óptica 714 pode ser conectada a um de um outro par de misturadores ópticos (não mostrados). Além disso, a fibra óptica 730 pode conduzir a combinação dos sinais ópticos recebidos do primeiro jogo de fibras ópticas 712 à segunda face 723 do misturador óptico 720. A fibra óptica 724 também pode conduzir um sinal óptico de um do outro par de misturadores ópticos (não mostrado). O misturador óptico 720 pode distribuir uniformemente a luz dos sinais ópticos recebidos das fibras ópticas 724 e 730 através da primeira face 721 de maneira tal que os sinais ópticos que entram no segundo jogo das fibras ópticas 722 consistem em uma combinação de todos os sinais ópticos recebidos das fibras ópticas 724 e 730.

[0054] A FIGURA 5 é uma representação esquemática de uma rede óptica 800 que inclui quatro misturadores ópticos 812, 813, 822 e 823 de acordo com uma modalidade. A rede óptica 800 compreende uma primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos 811-1 a 811-N (isto é, o número de conversores de meios ópticoelétricos na primeira pluralidade é N) que são: (a) respectivamente acoplados eletricamente a uma primeira pluralidade de N unidades substituíveis de linha de 810-1 a 810-N; (b) acoplados opticamente ao

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21/44 misturador óptico 812 pelas fibras ópticas de plástico 814; e (c) acoplados opticamente ao misturador óptico 813 pelas fibras ópticas de plástico 815. Cada conversor de meio óptico-elétrico da primeira pluralidade compreende: (a) um respectivo transmissor (não mostrado na FIGURA 5) que tem um laser para converter os sinais elétricos recebidos de uma respectiva unidade substituível de linha em sinais ópticos a serem enviados ao misturador óptico 812; e (b) um respectivo receptor (não mostrado na FIGURA 5) que tem um fotodetector que converte os sinais ópticos recebidos do misturador óptico 813 em sinais elétricos a serem enviados a uma respectiva unidade substituível de linha.

[0055] A rede óptica 800 também compreende uma segunda pluralidade de M conversores de meios óptico-elétricos de 821-1 a 821-M (isto é, o número de conversores de meios óptico-elétricos na segunda pluralidade é M) que são: (a) respectivamente acoplados eletricamente a um segunda pluralidade de M unidades substituíveis de linha de 8201 a 820-M; (b) acoplados opticamente ao misturador óptico 822 pelas fibras ópticas de plástico 824; e (c) acoplados opticamente ao misturador óptico 823 pelas fibras ópticas de plástico 825. Cada conversor de meio óptico-elétrico da segunda pluralidade compreende: (a) um respectivo transmissor (não mostrado na FIGURA 5) que tem um laser para converter os sinais elétricos recebidos de uma respectiva unidade substituível de linha em sinais ópticos a serem enviados ao misturador óptico 822; e (b) um respectivo receptor (não mostrado na FIGURA 5) que tem um fotodetector para converter os sinais ópticos recebidos do misturador óptico 823 em sinais elétricos a serem enviados a uma respectiva unidade substituível de linha.

[0056] A rede óptica 800 mostrada na FIGURA 5 também compreende as fibras ópticas 831, 832, 833 e 834. A fibra óptica 831 é conectada para permitir a propagação de sinais ópticos da extremidade mePetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 27/50

22/44 nor do misturador óptico 812 até a extremidade menor do misturador óptico 813. A fibra óptica 832 é conectada para permitir a propagação de sinais ópticos da extremidade menor do misturador óptico 812 até a extremidade menor do misturador óptico 823. A fibra óptica 833 é conectada para permitir a propagação de sinais ópticos da extremidade menor do misturador óptico 822 até a extremidade menor do misturador óptico 813. A fibra óptica 834 é conectada para permitir a propagação de sinais ópticos da extremidade menor do misturador óptico 822 até a extremidade menor do misturador óptico 823. De acordo com a rede óptica 800 mostrada na FIGURA 5, cada sinal enviado por qualquer uma das unidades substituíveis de linha é recebido por todas as outras unidades substituíveis de linha.

[0057] Na modalidade mostrada na FIGURA 5, o primeiro e o segundo misturadores ópticos 812 e 813 são configurados para serem conectado a N fibras ópticas em uma extremidade e a duas fibras ópticas na outra extremidade. Tais misturadores ópticos podem ser indicados como 2 x N misturadores ópticos. O terceiro e o quarto misturadores ópticos 822 e 823 são configurados para serem conectados a M fibras ópticas em uma extremidade e a duas fibras ópticas na outra extremidade. Tais misturadores ópticos podem ser indicados como 2 x M misturadores ópticos.

[0058] Em um exemplo, um sinal elétrico é enviado pela unidade substituível de linha 810-1 ao conversor de meio óptico-elétrico 811-1 meios, o qual converte o sinal elétrico em um sinal óptico que é enviado ao misturador óptico 812 através de uma das fibras ópticas 814. Do misturador óptico 812, o sinal óptico é enviado aos misturadores ópticos 813 e 823 através das fibras ópticas 831 e 832, respectivamente. O segundo misturador óptico 813 recebe o sinal óptico através da fibra óptica 831 e envia esse sinal óptico ao longo de cada uma das fibras ópticas 815 à primeira pluralidade de conversores de meios ópticoPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 28/50

23/44 elétricos 811-1 a 811-N. Esses sinais ópticos são convertidos em sinais elétricos e enviados às respectivas unidades da primeira pluralidade de unidades substituíveis de linha 810-1 a 810-N. Entrementes, o quarto misturador óptico 823 recebe o sinal óptico do misturador óptico 812 através da fibra óptica 832 e envia esse sinal óptico ao longo de cada uma das fibras ópticas 825 à segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos 821-1 a 821-M. Os sinais ópticos são convertidos em sinais elétricos e enviados às respectivas unidades da segunda pluralidade de unidades substituíveis de linha 820-1 a 820-M. [0059] Devido ao comprimento longo de algumas das passagens ópticas das fibras que conectam os acopladores divisores de sinal de entrada anterior e posterior, é comum usar conectores para acoplar opticamente uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de comprimento mais curto em série. A FIGURA 6 é uma vista secional que ilustra um acoplamento óptico de uma extremidade de um primeiro dispositivo de fibra óptica 8a a uma extremidade de um segundo dispositivo de fibra óptica 8b ao usar um conector 6. O primeiro dispositivo de fibra óptica 8a compreende uma fibra óptica de plástico 2b circundada por uma virola 4b feita de metal (por exemplo, aço inoxidável ou alumínio) ou de cerâmica, ao passo que o segundo dispositivo de fibra óptica 8b compreende uma fibra óptica de plástico circundada por uma virola 4a feita de metal ou de cerâmica. É bem sabido que cada fibra óptica de plástico mostrada na FIGURA 6 (e em outros desenhos) compreende um núcleo polimérico (por exemplo, feito de PMMA) circundado por um envoltório polimérico fluorado. No exemplo mostrado na FIGURA 6, as fibras ópticas de plástico 2a e 2b têm substancialmente o mesmo diâmetro. Portanto, os raios da luz (representados por setas tracejadas) que se propagam da esquerda para a direita (tal como visto na FIGURA 6) ao longo da fibra óptica de plástico 2a podem passar para na fibra óptica de plástico 2b com uma pequena perda de

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24/44 acoplamento óptico.

[0060] Existem muitos tipos diferentes de conectores de fibras ópticas que são comercial mente disponíveis. Por conseguinte, a FIGURA 6 não procura ilustrar nenhuma configuração ou tipo particular de conector de fibra óptica, mas, ao in vês disto, representar simplesmente (em seção) um conector genérico como uma estrutura cilíndrica geralmente circular. Além disso, é bem sabido que alguns conectores incluem molas e estruturas associadas para empurrar as extremidades de dois dispositivos de fibras ópticas em contato uma com a outra. Tais molas e estruturas associadas também não são mostradas na FIGURA 6.

[0061] A perda de acoplamento óptico do conector depende da qualidade das faces de extremidade confrontantes (neste exemplo, também confinantes) das fibras ópticas de plástico (POF) 2a e 2b. Uma face de extremidade pobre em POF pode introduzir uma perda óptica adicional por conector. A provisão de faces de extremidade de POF lisas é importante para reduzir a perda de acoplamento óptico do conector para as redes de POF de aviônica onde o orçamento da ligação óptica é muito apertado devido aos comprimentos relativamente longos de POF.

[0062] Durante os movimentos de um veículo, tal como um avião, as vibrações ocorrem em vários componentes a várias amplitudes e frequências de vibração. Nos casos em que dois componentes entram em contato, as vibrações podem fazer com que esses componentes se esfreguem um no outro. Nos casos em, que os dois componentes são feitos de plástico, as superfícies de atrito dos dois componentes podem ficar riscadas ou desenvolver outros defeitos. Para evitar tais danos, é desejável a provisão de um sistema de fibra óptica em que uma abertura esteja presente entre as faces de extremidade confrontantes das fibras ópticas de plástico 2a e 2b vistas na FIGURA 6. Isso pode

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25/44 ser realizado ao polir as faces de extremidade dos dispositivos de fibras ópticas 8a e 8b de modo que as faces de extremidade das virolas 4a e 4b confinem enquanto as faces de extremidade das fibras ópticas de plásticos 2a e 2b são separadas por uma abertura, tal como divulgado no Pedido de Patente U.S. no. 15/161.552.

[0063] A FIGURA 7 é um diagrama que mostra uma configuração de uma rede óptica de acordo com uma modalidade com cinco rupturas do conector em cada uma de duas passagens de fibra óptica 30 e 40 que conectam um acoplador divisor de sinal de entrada anterior 10 a um acoplador divisor de sinal de entrada posterior 20. O acoplador divisor de sinal de entrada anterior 10 compreende um misturador óptico de transmissão de 24 x 2 12 e um misturador óptico de recepção de 2 x 24 14. O acoplador divisor de sinal de entrada posterior 20 compreende um misturador óptico de transmissão de 4 x 2 22 e um misturador óptico de recepção de 2 x 4 24. Os misturadores ópticos são feitos de material opticamente transparente.

[0064] Ainda com respeito à FIGURA 7, uma face de entrada do misturador óptico de transmissão de 24 x 2 12 é conectada aos respectivos transmissores Tx1-Tx19 de uma pluralidade de transmissores 16 pelas respectivas fibras ópticas de plástico 36, ao passo que uma face de saída dos misturador óptico de recepção de 2 x 24 14 é conectada aos respectivos receptores Rx1-Rx19 de uma pluralidade de receptores 18 pelas respectivas fibras ópticas de plástico 38.Cada receptor das pluralidades de receptores 18 pode ser um chip de circuito integrado receptor monolítico (IC) acondicionado dentro de uma tampa de metal (descrita mais adiante com referência à FIGURA 9). Os transmissores 16 e os receptores 18 são emparelhados nos respectivos conversores de meios óptico-elétricos anteriores. Por exemplo, o transmissor Tx1 e o receptor Rx1 são incorporados em um primeiro conversor de meio óptico-elétrico anterior acoplado eletricamente a

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26/44 uma primeira unidade substituível de linha anterior (não mostrada na FIGURA 7); o transmissor Tx2 e o receptor Rx2 são incorporados em um segundo conversor de meio óptico-elétrico anterior acoplado eletricamente a uma segunda unidade substituível de linha anterior (não mostrada na FIGURA 7); e assim por diante.Os dezenove pares de transmissores/receptores (Tx1-Tx19/Rx1-Rx19) dos conversores de meios óptico-elétricos anteriores formam dezenove canais, dezoito canais ativos e um de reserva, em que cada canal é acoplado a uma respectiva unidade substituível de linha disposta na seção anterior do avião.

[0065] Similarmente, uma face de entrada dos misturador óptico de transmissão de 4 x 2 22 e conectada ao respectivos transmissores Tx1-Tx4 de uma pluralidade de transmissores 26 pelas respectivas fibras ópticas de plástico 46, ao passo que uma face de saída do misturador óptico de recepção de 2 x 4 24 é conectada aos respectivos receptores Rx1-Rx4 de uma pluralidade de receptores 28 pelas respectivas fibras ópticas de plástico 48. Os transmissores 26 e os receptores 28 são emparelhados nos respectivos conversores de meios óptico-elétricos posteriores. Por exemplo, o transmissor Tx1 e o receptor Rx1 são incorporados em um primeiro conversor de meio ópticoelétrico posterior acoplado eletricamente a uma primeira unidade substituível de linha posterior (não mostrada na FIGURA 7); o transmissor Tx2 e o receptor Rx2 são incorporados em um segundo conversor de meio óptico-elétrico acoplado eletricamente a uma segunda unidade substituível de linha posterior (não mostrada na FIGURA 7); e assim por diante. Os quatro pares de transmissores/receptores (Tx1Tx4/Rx1-Rx4) dos conversores de meios óptico-elétricos posteriores formam quatro canais, três canais ativos e um de reserva, em que cada canal é acoplado a uma respectiva unidade substituível de linha disposta na seção posterior do avião.

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27/44 [0066] Na rede óptica mostrada na FIGURA 7, a face de saída do misturador óptico de transmissão de 24 x 2 12 é acoplada opticamente à face de entrada do misturador óptico de recepção de 2 x 24 12 pela passagem de fibra óptica 30, ao passo que a face de saída do misturador óptico de transmissão de 4 x 2 22 é acoplados opticamente à face de entrada do misturador óptico de recepção de 2 x 24 14 pela passagem de fibra óptica 40. A passagem de fibra óptica 30 compreende seis fibras ópticas de plástico 32a-32f acopladas opticamente em série por cinco conectores 34a-34e, ao passo que a passagem de fibra óptica 40 compreende seis fibras ópticas de plástico 44a-42f acopladas opticamente em série por cinco conectores 44a-44e. Além disso, a face de saída do misturador óptico de transmissão de 24 x 2 12 é acoplada opticamente à face de entrada do misturador óptico de recepção de 2 x 24 14 pelas fibras ópticas de plástico 50a e 50b conectadas por um conector 52, ao passo que a face de saída do misturador óptico de transmissão de 4 x 2 22 é acoplada opticamente à face de entrada do misturador óptico de recepção de 2 x 4 24 pelas fibras ópticas de plástico 54a e 54b conectadas por um atenuador óptico 56.

[0067] Uma simulação de computador determinou que, com a sensibilidade de potência de saída óptica do transmissor e a sensibilidade do receptor do sistema óptico mostrado na FIGURA 7, ao levar em consideração a perda óptica de POF e a perda óptica do conector, pode ser obtida uma margem de ligação óptica de fim de linha dentro do desenho-alvo para um sistema óptico de fibra altamente confiável em um ambiente de aviônica. No entanto, uma revisão subsequente da instalação representada pela configuração mostrada na FIGURA 7 indicou que os comprimentos das passagens de fibra óptica 30 e 40 devem ser aumentados.

[0068] Para implementar o aumento proposto no comprimento, foi determinado que um conector deve ser adicionado a cada uma das

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28/44 passagens de fibra óptica 30 e 40. A configuração resultante é mostrada na FIGURA 8, a qual é idêntica à FIGURA 7, exceto pelo fato que essa passagem de fibra óptica 30 tem um conector adicional (isto é, sexto) 34f e uma fibra óptica de plástico adicional (isto é, sétima) 32g, e que a passagem de fibra óptica 40 tem um conector adicional (isto é, sexto) 44f e uma fibra óptica de plástico adicional (isto é, sétima) 42g. A fibra óptica de plástico 32g segue do conector 34f até a face da entrada do misturador óptico de recepção 24; a fibra óptica de plástico 42g segue do conector 44f até a face de entrada do misturador óptico de recepção 14.

[0069] Uma simulação de computador revelou que esse aumento no número das ligações de POF e das rupturas da conexão deve reduzir a margem de ligação óptica de fim de linha do sistema. Consequentemente, um esforço foi feito para engendrar uma mudança estrutural que deve aumentar a margem da ligação óptica até um nível mais elevado. Uma análise determinou que a abordagem mais confiável e mais robusta para obter a melhoria desejada no orçamento de ligação óptica consiste em realçar a sensibilidade do receptor.

[0070] A FIGURA 9 é um diagrama que mostra uma extremidade de uma fibra óptica de plástico de saída de 1 mm de diâmetro 2 acoplada opticamente a um fotodetector de 0,4 mm de diâmetro 64 de um chip de IC de receptor monolítico 68 por uma lente de esfera 62 de acordo com uma modalidade. O chip DEIC de receptor monolítico 68 é acondicionado dentro de uma tampa de metal 60. O topo da tampa de metal 60 tem uma abertura circular na qual a lente de esfera 62 é assentada. A lente de esfera 62 é soldada no lugar (vide a solda 66). O chip de IC de receptor monolítico 68 tem um fotodetector integrado 64 na forma de um detector de PIN de silício (tipo p intrínseco de tipo n). O chip de IC de receptor 68 é configurado para funcionar como um receptor de modo de estouro que gera sinais elétricos com base nos siPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 34/50

29/44 nais ópticos detectados pelo fotodetector 64.

[0071] A finalidade de integrar os componentes eletrônicos do receptor e do fotodetector 64 no mesmo chip consiste em reduzir o tamanho e maximizar a razão entre sinal e ruído. Por causa dessa limitação do tamanho, o fotodetector 64 em um receptor comercial mente disponível tem um diâmetro de apenas 400 micra (0,4 mm). A lente de esfera 62 é o mesmo receptor comercial mente disponível e tem um diâmetro de 2 mm. O acoplamento do fotodetector de 0,4 mm de diâmetro 64 à fibra óptica de plástico de 1 mm de diâmetro 2 tal como mostrado na FIGURA 9 produz uma perda de acoplamento óptico devido à má combinação nos tamanhos. Essa perda de acoplamento óptico (OCL) pode ser calculada ao usar a razão de má combinação de área: OCL = 10 x Log[(0,4/1 )²] DB = -8 dB. Esse cálculo teórico mostra uma perda óptica de 8 dB no acoplamento de cada fibra óptica de plástico de saída de 1 mm de diâmetro 2 a cada fotodetector de 0,4 mm de diâmetro 64.

[0072] Para compensar a perda de acoplamento óptico acima de 8 dB, a solução proposta no presente documento consiste em substituir as fibras ópticas de plástico de saída que têm um diâmetro que é menor do que 1 mm e de preferência menor do que 0,4 mm. Os resultados experimentais no acoplamento da fibra óptica de plástico de saída de diâmetro pequeno a um receptor que tem um fotodetector de 0,4 mm de diâmetro integrado mostraram uma melhoria na sensibilidade do receptor. No entanto, a mudança do tamanho da fibra de saída com o desenho do acoplador divisor de sinal de entrada existente mostrado nas FIGURAS 10A e 10B não foi possível.

[0073] A FIGURA 10A mostra um misturador óptico de recepção anterior 14 na forma de uma haste de mistura de vidro cônica de 5 cm que tem duas fibras ópticas de plástico de entrada 42f e 50b de 1 mm de diâmetro unidas a uma face de entrada de 2,5 mm x 2,5 mm e vinte

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30/44 e quatro fibras ópticas de plástico de saída 38 de 1 mm de diâmetro unidas a uma face de saída de 7 mm x 7 mm. Dezenove das fibras ópticas de plástico 38 são acopladas opticamente aos respectivos receptores (não mostrados na FIGURA 10A) dos respectivos conversores de meios óptico-elétricos localizados na seção anterior do avião. (Quando somente dezenove das vinte e quatro fibras ópticas de plástico de saída são requeridas, as cinco fibras extras podem ser eliminadas).

[0074] Similarmente, a FIGURA 10B mostra misturador óptico de recepção posterior 24 na forma de uma haste de mistura de vidro cônica de 5 cm que tem duas fibras ópticas de plástico de entrada 32f e 54b de 1 mm de diâmetro unida a uma face de entrada de 2,5 mm x

2,5 mm e quatro fibras ópticas de plástico de saída 48 de 1 mm de diâmetro unidas a uma face de saída de 5 mm x 5 mm. As fibras ópticas de plástico de saída 48 são acopladas opticamente aos respectivos receptores (não mostrados) dos respectivos conversores de meios óptico-elétricos localizados na seção posterior do avião.

[0075] Os misturadores ópticos de recepção 14 e 24 mostrados nas FIGURAS 10A e 10B são acopladores de POF simétricos de POF que têm faces de entrada e saída conectadas às fibras ópticas de plástico de 1 mm de diâmetro. Este desenho do acoplador é muito vantajoso para os misturadores ópticos de transmissão 12 e 22 (vide a FIGURA 7) para maximizar o acoplamento da potência de saída do laser do transmissor à ligação óptica. Porém, para os misturadores ópticos de recepção 14 e 24, cada fibra óptica de plástico da saída de 1 mm de diâmetro tem uma grande má combinação com o fotodetector de 0,40 mm de diâmetro acima mencionado no respectivo receptor. No entanto, a diminuição do tamanho das fibras ópticas de plástico de saída deve criar uma grande má combinação com os tamanhos das faces de saída dos misturadores ópticos de recepção 14 e 24.

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31/44 [0076] A solução para este dilema proposto no presente documento consiste em desenhar um misturador óptico de recepção assimétrico que permita o uso de fibras ópticas de plástico de saída que têm um diâmetro menor do que o diâmetro das fibras ópticas de plástico de entrada. Várias modalidades, nas quais as fibras ópticas de plástico de entrada têm um diâmetro de 1 mm e as fibras ópticas de plástico de saída tem vários diâmetros de menos de 1 mm, serão descritas agora. No entanto, deve ser apreciado que o conceito divulgado no presente documento não requer fibras ópticas de plástico de entrada que têm um diâmetro de 1 mm e fotodetectores que têm um diâmetro de 0,4 mm. De modo mais geral, se o diâmetro d_input de cada fibra óptica de plástico de entrada for maior do que o diâmetro do fotodetector d_detector, então seguir o diâmetro d_output de cada fibra óptica de plástico de saída deve ser menor do que d_input θ de preferência também igual ou menor do que d_dgtector[0077] A FIGURA 11 é um diagrama que mostra um misturador óptico de recepção anterior 100 de um acoplador divisor de sinal de entrada anterior de acordo com uma modalidade. Esse misturador óptico de recepção anterior 100 compreende uma fibra óptica de plástico 102 de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro que tem duas face de extremidade em formato de D das respectivas fibras ópticas de plástico de entrada 104 e 106 unidas à sua face de extremidade de entrada e dezenove fibras ópticas de plástico de saída 114 de 190 pm de diâmetro unidas à sua face de extremidade da saída.

[0078] A FIGURA 12 é um diagrama que representa uma vista isométrica de duas fibras ópticas de plástico de entrada 104 e 106 que convergem para formar um combinador 108 no misturador óptico mostrado na FIGURA 11. A FIGURA 12A é uma vista ampliada da porção de extremidade do combinador 108 mostrado na FIGURA 12. As sePetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 37/50

32/44 ções de extremidade das fibras ópticas de plástico de entrada 104 e 106 são ligadas entre si ao usar uma camada de epóxi de índice de retração compatível 105 para formar o combinador 108. A FIGURA 12B mostra as faces de extremidade semicirculares 120 e 122 das fibras ópticas de plástico mostradas na FIGURA 12. Nesta modalidade, cada uma das faces de extremidade 120 e 122 tem um raio que é igual ao raio (isto é, 0,5 mm) da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 vista na FIGURA 11.

[0079] Com respeito outra vez à FIGURA 11, as fibras ópticas de plástico de entrada 104 e 106 compreendem as respectivas seções de extremidade (que as seções de extremidade começam onde as seções transversais circulares das fibras ópticas de plástico de entrada 104 e 106 mudam para não circulares e terminam nas faces de extremidade 120 e 122) que são acopladas opticamente e ligadas em uma interface pela camada de epóxi de índice de retração compatível 105. Essas seções de extremidade acopladas opticamente formam o combinador 108, o qual será tratado como fazendo parte do misturador óptico de recepção anterior 100 (uma outra parte do qual é a fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 acima mencionada). O uso do receptor anterior do modificador no nome misturador óptico de recepção anterior indica que as fibras ópticas de plástico de saída 114 de 190 pm de diâmetro (cada uma das quais tem uma extremidade acoplada opticamente ao misturador óptico de recepção anterior) têm outras extremidades que são acopladas opticamente aos receptores (não mostrados) localizados na seção anterior do avião.

[0080] Tal como visto nas FIGURAS 11, 12 e 12A, a seção de extremidade da fibra óptica de plástico de entrada 104 é moldada para formar uma primeira face lateral que intercepta e é perpendicular à faPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 38/50

33/44 ce de extremidade 120, ao passo que a seção de extremidade da fibra óptica de plástico de entrada 106 é moldada para formar uma segunda face lateral que intercepta e é perpendicular à face de extremidade 122. Essas faces laterais são então ligadas e acopladas opticamente uma à outra por uma camada de epóxi de índice de retração compatível 105.

[0081] De acordo com uma implementação da modalidade mostrada na FIGURA 11, a fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 é uma fibra óptica de plástico de alta temperatura-padrão feita de PMMA. O comprimento LF da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 fica de preferência na faixa de 5 a 10 cm para uma mistura uniforme dos sinais ópticos de entrada durante a sua propagação através da mesma. As duas fibras ópticas de plástico de entrada 104 e 106 têm um diâmetro de 1 mm exceto nas respectivas seções de extremidade que formam o combinador 108. As faces de extremidade semicirculares 120 e 122 vistas na FIGURA 12 são unidas à face de extremidade de entrada circular da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 vista na FIGURA 11 ao usar epóxi de índice de retração compatível. De acordo com uma modalidade, cada face de extremidade 120 e 122 é um semicírculo que tem um raio igual ao raio (isto é, 0,5 mm) da face de extremidade de entrada circular da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102.

[0082] Em uma implementação, o combinador 108 pode ter um comprimento de cerca de 8 mm ou mais. A camada de epóxi de índice de retração compatível 105 (vista na FIGURA 12) é usada para ligar as superfícies planares confrontantes das fibras ópticas de plástico de

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34/44 entrada 104 e 106 entre si (sem uma camada de metal) com a finalidade de realçar a uniformidade de mistura de dois sinais ópticos de entrada.

[0083] De acordo com uma modalidade alternativa, o combinador 108 pode ser um elemento transparente óptico monolítico separado que tem duas faces de extremidade de entrada circulares de 1 mm de diâmetro acopladas opticamente às respectivas fibras ópticas de plástico de entrada de 1 mm de diâmetro e uma face de extremidade de saída circular de 1 mm de diâmetro acoplada opticamente à face de extremidade de entrada da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102.

[0084] De acordo com uma implementação da modalidade mostrada na FIGURA 11, um feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos de 1 mm de diâmetro 110 que compreende dezenove fibras ópticas de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório 190 pm de diâmetro 114 acondicionadas em conjunto é unido à face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102. A face de entrada de tal feixe de fibras é mostrada na FIGURA 13 (ao usar círculos que representam formas ideais, mas não reais de faces de extremidade de fibras ópticas típicas). As dezenove fibras ópticas de plástico de saída 190 pm de diâmetro 114 são acondicionadas em conjunto em um envoltório externo 116. As fibras ópticas de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório 190 pm de diâmetro 114 do feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos 1 mm de diâmetro 110 são separadas facilmente mediante a dissolução do envoltório externo 116 do feixe de fibras ao usar um solvente ou ao arrancar mecanicamente o envoltório externo 116.

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35/44 [0085] A FIGURA 14 mostra os formatos verdadeiros (não idealizados) das faces de extremidade de uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída de 190 μm de diâmetro de um feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos comercial mente disponível que podem ser unidas à face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 mostrada na FIGURA 11. A FIGURA 15 é um diagrama que representa uma porção de tal feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos separável de 1 mm de diâmetro óptica 110. Esse diagrama mostra as extremidades alargadas das dezenove fibras ópticas de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório 190 μ m de diâmetro 114 em uma seção onde o envoltório externo 116 foi removido.

[0086] Com respeito outra vez à FIGURA 11, uma virola de metal (ou de cerâmica) de precisão 112 (indicada por um retângulo tracejado) que tem um diâmetro interno de 1 mm é usada para abrigar a fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro inteiro 102, uma porção do combinador 108, e uma porção do feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos de 1 mm de diâmetro óptica 110. (A fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 e o combinador 108, quando unidos um ao outro, formam o misturador óptico de recepção anterior 100). Epóxi óptico de enchimento adicional é usado para montar a fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 e as porções acima mencionadas do combinador 108 e o feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos de 1 mm de diâmetro 110 dentro da virola 112. O envoltório externo dessa porção do feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos de 1 mm de diâmetro 110 que é disposto dentro da virola 112 e não sepaPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 41/50

36/44 rado em fibras individuais não é mostrado na FIGURA 11.

[0087] Uma alternativa para o uso do feixe de fibras ópticas de plástico de múltiplos núcleos de 1 mm de diâmetro 110 comercialmente disponível é o agrupamento de dezenove fibras ópticas de plástico de pequeno diâmetro (comercialmente disponíveis individualmente) na virola 112, que tem um diâmetro interno de 1 mm. A fibra óptica de plástico de pequeno diâmetro de um só núcleo individual mais apropriada é uma fibra óptica de plástico de 175 pm de diâmetro. A FIGURA 16 mostra um feixe de fibras 118 que compreende dezenove fibras ópticas de plástico de 175 μ m de diâmetro 124 acondicionadas em conjunto por um envoltório externo 116. O diâmetro externo do envoltório externo 116 pode ser de 1 mm para combinar com o diâmetro interno da virola circunvizinha 112 mostrada na FIGURA 11. As fibras ópticas de plástico que têm um diâmetro de 175 pm são comercial mente disponíveis junto à Asahi Kasei Corporation, Tokyo, Japão.

[0088] Se mais de dezenove canais no misturador óptico de recepção anterior 100 forem requeridos, a FIGURA 17 mostra que vinte e uma fibras ópticas de plástico de 175 pm de diâmetro individuais 128 podem ser encaixadas em uma virola de 1 mm. As faces de extremidade das vinte e uma fibras ópticas de plástico de 175 pm de diâmetro individuais 128 podem ser unidas à face de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 10 mostrada na FIGURA 11. Com esta opção de 21 fibras, o misturador óptico de recepção anterior 100 tem a flexibilidade de poder ter até três canais de reserva. Isso irá permitir que o acoplador divisor de sinal de entrada anterior seja implementado com 18 canais de recepção ativos e três canais de recepção de reserva. [0089] As FIGURAS 11 a 17 mostram um desenho e uma implementação para um misturador óptico de recepção anterior assimétrico a ser conectado a uma pluralidade de receptores localizados em uma

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37/44 seção anterior de um avião. Esse desenho aumenta o orçamento de ligação para os sinais ópticos que se propagam dos transmissores localizados na seção posterior do avião. Mudanças similares podem ser feitas no desenho e na implementação do misturador óptico de recepção posterior.

[0090] A FIGURA 18 é um diagrama que mostra um misturador óptico de recepção posterior 200 de um acoplador divisor de sinal de entrada posterior de acordo com uma modalidade. Esse misturador óptico de recepção 200 compreende uma fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202 que tem duas faces de extremidade em formato de D das respectivas fibras ópticas de plástico de entrada 204 e 206 unidas à sua face de extremidade de entrada e quatro fibras ópticas de plástico de saída de 400 pm de diâmetro 214 unidas à sua face de extremidade de saída. A FIGURA 19 mostra duas faces de extremidade em formato de D 220 e 222 que são seções complementares de um círculo que tem um diâmetro de 1 mm. As áreas das faces de extremidade 220 e 222 se encontram ao longo de uma corda do círculo, o que significa que as superfícies confrontantes são planares.

[0091] Para minimizar a perda de má combinação da área, o diâmetro ideal das quatro fibras ópticas de plástico de saída 214 para o uso no misturador óptico de recepção posterior 200 é de 400 micra (0,4 mm). A fibra óptica de plástico de 400 pm de diâmetro é um dos tamanhos-padrão da fibra óptica de plástico de um só núcleo individual que é comercial mente disponível. As fibras ópticas de plástico de 400 pm de diâmetro 214 também têm uma boa combinação com o diâmetro do fotodetector previamente descrito 64 do receptor mostrado na FIGURA 9.

[0092] Com respeito outra vez à FIGURA 18, as fibras ópticas de plástico de entrada 204 e 206 compreendem as respectivas seções de

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38/44 extremidade (em que as seções de extremidade começam onde as seções transversais circulares das fibras ópticas de plástico de entrada 204 e 206 mudam para não circulares e terminam nas faces de extremidade 220 e 222) que são acopladas opticamente e ligadas entre si em uma interface por uma camada de epóxi de índice de refração compatível 205. Essas seções de extremidade acopladas opticamente formam um combinador 208 que é tratado como fazendo parte do misturador óptico de recepção posterior 200 (uma outra parte do qual é a fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202 acima mencionado). O uso do receptor posterior do modificador no nome misturador óptico de recepção posterior indica que as fibras ópticas de plástico de saída 400 pm de diâmetro 214 (cada uma das quais tem uma extremidade acoplada opticamente ao misturador óptico de recepção posterior) têm outras extremidades que são acopladas opticamente aos receptores (não mostrados) localizados na seção posterior do avião.

[0093] Tal como visto na FIGURA 18, a seção da extremidade da fibra óptica de plástico de entrada 204 é moldada para formar uma primeira face lateral que intercepta e é perpendicular à face de extremidade 220 (vide a FIGURA 19), ao passo que a seção da extremidade da fibra óptica de plástico de entrada 206 é moldada para formar uma segunda face lateral que intercepta e é perpendicular à face de extremidade 222 (vide a FIGURA 19). Essas faces laterais são então ligadas e acopladas opticamente entre si por meio de epóxi de índice de refração compatível 205.

[0094] De acordo com uma implementação da modalidade mostrada na FIGURA 18, a fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 102 é uma fibra óptica de plástico de alta temperatura padrão feita de PMMA. O comprimento l_A da fibra óptica de plástico de curva variável

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39/44 entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202 fica de preferência na faixa de 5 a 10 cm para a mistura uniforme dos sinais ópticos de entrada durante a sua propagação através da mesma. As duas fibras ópticas de plástico de entrada 204 e 206 têm um diâmetro de 1 mm, exceto nas respectivas seções de extremidade que formam o combinador 208. As faces de extremidade 220 e 222 vistas na FIGURA 19 são unidas à face de extremidade de saída circular da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202 vista na FIGURA 18 ao usar epóxi de índice de retração compatível. De acordo com uma modalidade, cada face de extremidade 220 e 222 é uma seção de um círculo que tem um diâmetro de 1 mm.

[0095] Com a seleção da fibra óptica de plástico de 400 pm de diâmetro para acoplar a face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202, foi feita uma análise para determinar se o mesmo combinador de divisão 50/50 tal como mostrado na FIGURA 11 pode ser usado para formar o combinador 208. Os resultados da análise indicaram que a perda de acoplamento óptica foi mais elevada do que um nível permissível máximo.

[0096] Tal como indicado pela arquitetura interna do acoplador divisor de sinal de entrada posterior 20 mostrado na FIGURA 8, um braço de entrada esquerdo (isto é, a fibra óptica de plástico 54b) conecta o misturador óptico de recepção posterior 24 a um atenuador óptico 56, o qual é conectado por sua vez ao misturador óptico de transmissão posterior 22 por um braço de saída direito (isto é, a fibra óptica de plástico 54a). Essa conexão é uma conexão óptica envolvente entre os misturadores ópticos dentro do acoplador divisor de sinal de entrada posterior 20. Por causa da elevada potência de saída do misturador óptico de transmissão posterior 22 e da baixa contagem de porta do

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40/44 misturador óptico de recepção, posterior 24, o atenuador óptico 56 tem uma grande atenuação. Isto propicia uma vantagem de mudar a razão de divisão do combinador 208 para obter uma perda de acoplamento óptica mais baixa no acoplador divisor de sinal de entrada posterior 20. Com a mudança da razão de divisão do combinador para 80/20 e a redução da atenuação do atenuador óptico 56, ao usar da fibra óptica de plástico 206 como braço de entrada esquerdo 54b do misturador óptico de recepção posterior 24, e ao usar a fibra óptica de plástico

204 como braço de entrada direito 32g do misturador óptico de recepção posterior 24, uma perda total mais baixa do que o nível permissível máximo pode ser obtida.

[0097] A FIGURA 19 mostra as faces de extremidade assimétricas 220 e 222 das fibras ópticas de plástico de entrada 204 e 206 de 1 mm de diâmetro. As faces de extremidade 220 e 222 são unidas à face de extremidade de entrada circular da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202 e unidas entre si pela camada de epóxi de índice de retração compatível 20. Quando vista a partir da extremidade, a interface

205 é definida por uma corda que é localizada de maneira tal que a razão das áreas das faces de extremidade 220 e 222 é de 80/20.

[0098] A FIGURA 20 mostra um feixe de fibras 218 que compreende quatro fibras ópticas de plástico de 400 pm de diâmetro 214 agrupadas umas às outras ao usar epóxi óptico de enchimento. O diâmetro externo do epóxi óptico de enchimento 216 é de 1 mm para combinar com o diâmetro interno da virola circunvizinha 212 mostrada na FIGURA 18. As faces de extremidade das quatro fibras ópticas de plástico de saída de 400 pm de diâmetro 214 são unidas à face de extremidade de saída da fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório de 1 mm de diâmetro 202 mostrada na FIGURA 18.

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41/44 [0099] Um aumento adicional na razão de divisão do combinador 208 para 90/10 deve reduzir ainda mais a perda de acoplamento óptica do posterior recebe o misturador óptico de recepção posterior 200. No entanto, para as razões de divisão maiores do que 80/20, o processo para manufaturar o combinador fica mais difícil.

[0100] Em resumo, esta descrição apresentou desenhos de acopladores divisores de sinal de entrada de fibras ópticas de plástico assimétricas que podem ser incorporados em um sistema de aviônica para aumentar a margem de ligação óptica de fim de linha do barramento de dados ópticos, reduzindo o custo de instalação e de manutenção e aumentando a confiabilidade do sistema.

[0101] De acordo com uma modalidade, um misturador óptico do tipo mostrado na FIGURA 11 pode ser instalado em uma rede óptica ao usar um método que compreende as etapas a seguir: cortar uma extensão de uma primeira fibra óptica de plástico 102 para formar primeira e segunda faces de extremidade, em que cada uma dentre a primeira e a segunda faces de extremidade tem uma primeira área; formar formar uma seção de extremidade de uma segunda fibra óptica de plástico 104 que tem uma área em seção transversal igual à primeira área para formar uma primeira face lateral que intercepta e é perpendicular a uma primeira face de extremidade 120 que tem uma segunda área que é menor do que a primeira área; formar uma seção de extremidade de uma terceira fibra óptica de plástico 106 que tem uma área em seção transversal igual à primeira área para formar uma segunda face lateral que intercepta e é perpendicular a uma segunda face de extremidade 122 que tem uma terceira área que é menor do que a primeira área; ligar as primeira e segunda faces laterais da segunda e da terceira fibras ópticas de plástico entre si ao usar epóxi de índice de retração compatível 105; ligar as primeira e segunda faces de extremidade 120 e 122 da segunda e da terceira fibras ópticas de

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42/44 plástico 104 e 106 às respectivas porções da primeira face de extremidade da extensão 102 ao usar epóxi de índice de retração compatível; ligar as faces de extremidade de uma pluralidade de fibras ópticas de plástico 114, cada uma das quais tem uma quarta área menor do que a primeira área, às respectivas porções da segunda face de extremidade da extensão da primeira fibra óptica de plástico 102 ao usar epóxi de índice de retração compatível; fixar a extensão da primeira fibra óptica de plástico 102, do misturador 108 e do envoltório 110 dentro de uma virola 112 ao usar epóxi de índice de retração compatível; e conectar as segunda e terceira fibras ópticas de plástico 104 e 106 e a pluralidade de fibras ópticas de plástico 114 a outros respectivos componentes da rede óptica. Nas modalidades divulgadas, a soma das segunda e terceira áreas é igual à primeira área.

[0102] Embora sistemas em rede ópticos tenham sido descritos com referência a várias modalidades, deve ser compreendido pelos elementos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e os equivalentes podem ser substituídos para seus elementos sem desviar dos ensinamentos no presente documento. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar os conceitos e reduções à prática divulgada no presente documento a uma situação particular. Por conseguinte, pretende-se que o objeto coberto pelas reivindicações não seja limitado às modalidades divulgadas.

[0103] Nota: Os parágrafos a seguir descrevem outros aspectos da invenção:

A1. Um sistema de fibra óptica que compreende:

uma fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com uma primeira área e uma segunda face de extremidade com a primeira área;

um combinador que tem uma face de extremidade com uma segunda área unida à primeira face de extremidade da fibra óptiPetição 870170074965, de 03/10/2017, pág. 48/50

43/44 ca de mistura;

uma primeira extensão de fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área e acoplada opticamente ao combinador;

uma segunda extensão de fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área e acoplada opticamente ao combinador; e uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída que têm faces de extremidade com uma terceira área menor do que a primeira área unida à segunda face de extremidade da fibra óptica de mistura.

A2. O sistema de fibra óptica tal como recitado no parágrafo A1, em que a segunda área é igual à primeira área.

A3. O sistema de fibra óptica tal como recitado no parágrafo A1, em que o combinador compreende primeira e segundas porções que têm as respectivas faces de extremidade unidas à primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura, em que a primeira e a segunda porções do combinador são ligadas uma à outra por uma camada de epóxi de índice de retração compatível, em que a primeira extensão da fibra óptica de plástico é formada integralmente com a primeira porção do combinador e a segunda extensão da fibra óptica de plástico é formada integralmente com a segunda porção do combinador.

A4. O sistema de fibra óptica tal como recitado no parágrafo A1, em que a fibra óptica de mistura compreende uma fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório.

A5. O sistema de fibra óptica tal como recitado no parágrafo A1, o qual também compreende um envoltório externo no qual as respectivas primeiras seções da pluralidade de fibras ópticas de plástico

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44/44 de saída são encaixadas, em que cada uma das fibras ópticas de plástico de saída compreende uma respectiva segunda seção que se estende além do envoltório externo, em que as segundas seções da pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída são alargadas.

A6. O sistema de fibra óptica tal como recitado no parágrafo A5, o qual também compreende:

uma virola que circunda a fibra óptica de mistura, uma porção do combinador, e pelo menos uma porção do envoltório externo; e epóxi óptico de enchimento disposto dentro da virola para fixar a fibra óptica de mistura, a porção do combinador e pelo menos uma porção do envoltório externo dentro da virola.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de fibra óptica, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com uma primeira área e uma segunda face de extremidade com a primeira área;

uma primeira fibra óptica de plástico de entrada que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área e uma segunda face de extremidade com uma segunda área menor do que a primeira área, em que a segunda face de extremidade da primeira fibra óptica de plástico de entrada é unida a uma primeira porção da primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura;

uma segunda fibra óptica de plástico de entrada que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área e uma segunda face de extremidade com uma terceira área menor do que a primeira área, em que a segunda face de extremidade da segunda fibra óptica de plástico de entrada é unida a uma segunda porção da primeira face de extremidade da fibra óptica de mistura; e uma pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída que têm faces de extremidade com uma quarta área menor do que a primeira área unida à segunda face de extremidade da fibra óptica de mistura.
2. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a soma das segunda e terceira áreas é igual à primeira área.
3. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda área é igual à terceira área.
4. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda faces de extremidade da fibra óptica de mistura têm um formato circular em que as

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2/8 segundas faces de extremidade das primeira e segunda fibras ópticas de plástico de entrada são dispostas adjacentes entre si e formam as respectivas seções de um círculo que se encontram ao longo de uma corda do círculo.
5. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira fibra óptica de plástico de entrada tem uma primeira face lateral que intercepta a segunda face de extremidade da primeira fibra óptica de plástico de entrada, e a segunda fibra óptica de plástico de entrada tem uma segunda face lateral que intercepta a segunda face de extremidade da segunda fibra óptica de plástico de entrada, e também compreende uma camada de epóxi de índice de retração compatível disposta no meio e ligando as porções confrontantes das primeira e segunda faces laterais sem nenhuma camada de metal entre as mesmas.
6. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica de mistura compreende uma fibra óptica de plástico de curva variável entre o vidro do núcleo e o vidro do envoltório.
7. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que também compreende um envoltório externo no qual as respectivas primeiras seções da pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída são encaixadas, em que cada uma das fibras ópticas de plástico de saída compreende uma respectiva segunda seção que se estende além do envoltório externo, em que as segundas seções da pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída são alargadas.
8. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que também compreende:

uma virola que circunda a fibra óptica de mistura, porções da primeira e segunda fibras ópticas de plástico de entrada adjacentes

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3/8 à fibra óptica de mistura, e pelo menos uma porção do envoltório externo; e epóxi óptico de enchimento disposto dentro da virola para fixar a fibra óptica de mistura, porções das primeira e segunda fibras ópticas de plástico de entrada adjacentes à fibra óptica de mistura, e pelo menos uma porção do envoltório externo dentro da virola.
9. Sistema de fibra óptica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que também compreende:

uma haste de mistura cônica que compreende uma face de entrada que tem uma quinta área e uma face de saída que tem uma sexta área, em que a quinta área é maior do que a sexta área; e uma pluralidade de terceiras fibras ópticas de plástico de entrada que têm as faces de extremidade com a primeira área unida à face da entrada da haste de mistura cônica, em que a primeira face de extremidade da primeira fibra óptica de plástico de entrada é unida à face de saída da haste de mistura cônica.
10. Sistema de transmissão de dados, caracterizado pelo fato de que compreende:

primeira e segunda pluralidades de dispositivos elétricos configurados para enviar e receber sinais elétricos que representam dados;

um primeira pluralidade de conversores de meios ópticoelétricos, em que cada conversor de meio óptico-elétrico da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos compreende um respectivo transmissor que converte os sinais elétricos recebidos de um respectivo dispositivo da primeira pluralidade de dispositivos elétricos em sinais ópticos e um respectivo receptor que converte os sinais ópticos em sinais elétricos a serem enviados ao respectivo dispositivo da primeira pluralidade de dispositivos elétricos;

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4/8 uma segunda pluralidade de conversores de meios ópticoelétricos, em que cada conversor de meio óptico-elétrico da segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos compreende um respectivo transmissor que converte os sinais elétricos recebidos de um respectivo dispositivo da segunda pluralidade de dispositivos elétricos em sinais ópticos e um respectivo receptor que converte os sinais ópticos em sinais elétricos a ser enviados ao respectivo dispositivo da segunda pluralidade de dispositivos elétricos;

uma primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada respectivamente acopladas opticamente aos transmissores da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos e que têm faces de extremidade com uma primeira área;

uma segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada respectivamente acopladas opticamente aos transmissores da segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos e que têm faces de extremidade com a primeira área;

uma primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída respectivamente acopladas opticamente aos receptores da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos e que têm faces de extremidade com uma segunda área menor do que a primeira área;

um segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída respectivamente acopladas opticamente aos receptores da segunda pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos, em que cada fibra óptica de plástico de saída tem faces de extremidade com uma terceira área menor do que a primeira área;

um primeiro acoplador divisor de sinal de entrada óptico que compreende um primeiro misturador óptico de transmissão que tem uma face de entrada unida às faces de extremidade da primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada e que tem uma faPetição 870170036069, de 30/05/2017, pág. 206/211

5/8 ce de saída, um primeiro misturador óptico de recepção que tem uma face de saída unida às faces de extremidade da primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída, e uma primeira passagem de fibra óptica envolvente que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do primeiro misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma quarta área menor do que a primeira área unido ao primeiro misturador óptico de recepção;

um segundo acoplador divisor de sinal de entrada óptico que compreende um segundo misturador óptico de transmissão que tem uma face de entrada unida às faces de extremidade da segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de entrada e tem uma face de saída, um segundo misturador óptico de recepção que tem uma face de saída unida às faces de extremidade da segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída, e uma segunda passagem de fibra óptica envolvente que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do segundo misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma quinta área menor do que a primeira área unida ao segundo misturador óptico de recepção;

uma primeira passagem de fibra óptica que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do primeiro misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma sexta área menor do que a primeira área unida ao segundo misturador óptico de recepção; e uma segunda passagem de fibra óptica que tem uma primeira face de extremidade unida à face de saída do segundo misturador óptico de transmissão e uma segunda face de extremidade com uma sétima área menor do que a primeira área unida ao primeiro misturador óptico de recepção, em que o primeiro misturador óptico de recepção compreende uma primeira fibra óptica de mistura de que tem uma primeira

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6/8 face de extremidade com a primeira área unida às segundas faces de extremidade da primeira fibra óptica de plástico envolvente e a segunda passagem de fibra óptica e tem uma segunda face de extremidade com a primeira área unida às faces de extremidade da primeira pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída, e o segundo misturador óptico de recepção compreende uma segunda fibra óptica de mistura que tem uma primeira face de extremidade com a primeira área unida às segundas faces de extremidade da segunda fibra óptica de plástico envolvente e a primeira passagem de fibra óptica fibra e tem uma segunda face de extremidade com a primeira área unida às faces de extremidade da segunda pluralidade de fibras ópticas de plástico de saída.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a soma da quarta e da sétima áreas e a soma da sexta e da quinta áreas são respectivamente iguais à primeira área e em que a quarta e a sétima áreas são iguais e a sexta e a quinta áreas não são iguais.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada um dos receptores da primeira pluralidade de conversores de meios óptico-elétricos compreende um respectivo fotodetector que tem uma oitava área que é menor do que a primeira área.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira pluralidade de dispositivos eletrônicos consiste em unidades substituíveis de linha localizadas em uma seção anterior de um avião e a segunda pluralidade de dispositivos eletrônicos consiste em unidades substituíveis de linha localizadas em uma seção posterior do avião.
14. Método para a instalação de um misturador óptico em uma rede óptica, caracterizado pelo fato de que compreende:

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7/8 cortar uma extensão de uma primeira fibra óptica de plástico para formar primeira e segunda faces de extremidade, em que cada uma dentre a primeira e a segunda faces de extremidade tem uma primeira área;

formar uma seção de extremidade de uma segunda fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área para formar uma primeira face lateral que intercepta e é perpendicular a uma primeira face de extremidade que tem uma segunda área que é menor do que a primeira área;

formar uma seção de extremidade de uma terceira fibra óptica de plástico que tem uma área em seção transversal igual à primeira área para formar uma segunda face lateral que intercepta e é perpendicular a uma segunda face de extremidade que tem uma terceira área que é menor do que a primeira área;

ligar as primeira e segunda faces laterais da segunda e da terceira fibras ópticas de plástico uma à outra ao usar epóxi de índice de retração compatível;

ligar as primeira e segunda faces de extremidade da segunda e da terceira fibras ópticas de plástico às respectivas porções da primeira face de extremidade da extensão da primeira fibra óptica de plástico ao usar epóxi de índice de retração compatível;

ligar as faces de extremidade de uma pluralidade de quartas fibras ópticas de plástico, cada uma das quais tem uma quarta área menor do que a primeira área, às respectivas porções da segunda face de extremidade da extensão da primeira fibra óptica de plástico ao usar epóxi de índice de retração compatível;

fixar a extensão da primeira fibra óptica de plástico dentro de uma virola ao usar epóxi óptico de enchimento; e conectar as segunda e terceira fibras ópticas de plástico e a pluralidade de quartas fibras ópticas de plástico a outros respectivos

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8/8 componentes da rede óptica.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que também compreende a fixação das respectivas porções das seções de extremidade das segunda e terceira fibras ópticas de plástico e uma seção de envoltório da pluralidade de quartas fibras ópticas de plástico dentro da virola.

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