CZ308998A3 - Způsob a zařízení pro spojování optických vláken - Google Patents

Description

Způsob a zařízení pro spojování optických vláken

Oblast techniky

Vynález se týká zdokonaleného způsobu vzájemného spojování optických vláken a v jednom aspektu se rovněž týká nového „suchého, to jest geluprostého mechanického spojovacího zařízení pro spojování optických vláken, kde jsou konce vláken opticky vyrovnány, přičemž jsou stlačeny k sobě a udržovány pod osovým tlakem pomocí spojovacího prvku.

Dosavadní stav techniky

Zařízení na spojování optických vláken jsou v technické praxi velmi dobře známa, přičemž dosavadní stav techniky je plný prvků pro optické vyrovnávání konců vláken a pro jejich udržování ve vyrovnané poloze. U většiny mechanických spojovacích zařízení, která jsou běžně dostupná, se používá rozštěpených konců vláken. Tyto rozštěpené konce obsahují spojovací médium, kterým bývá obvykle gel nebo olej, který má stejný index lomu, jako jádro vlákna. Takovýto materiál se stejným indexem lomu je používán k vyplnění mezery mezi čelními konci dvojice vláken, která má být spojena.

Dosavadní známý stav techniky, představující spojovací prvek takového typu, jaký je použit u předmětu tohoto vynálezu, je popsán v patentových spisech US 4 824 197 a US 5 159 653.

Všechna mechanická spojovací zařízení používají gelových materiálů se stejným indexem. Některá mechanická spojovací zařízení mají problémy s teplotními cykly, neboť index lomu uvedených materiálů se mění s měnícími se teplotami, důsledkem čehož je kolísání optického signálu, přičemž dochází zejména ke zvyšování ztráty odrazem.

Takže mechanická spojovací zařízení, která nevyužívají úhlového štěpení konců vláken, představují výrazný problém, a to za prvé v tom, že ne vždy splňují podmínky pro teplotní cykly, a za druhé v tom, že vyžadují využívání materiálů se stejným indexem.

Mechanická spojovací zařízení jsou však pro technické pracovníky jednodušší při provádění spojů. Zdokonalování mechanických spojovacích zařízení za účelem jejich akceptovatelnosti a úplné porovnatelnosti s tavnými spojovacími zařízeními je právě předmětem tohoto vynálezu. Existující známé techniky pro přípravu konců vláken pro jejich spojování jsou u předmětu tohoto vynálezu využívány za účelem vytváření mechanických suchých, to jest geluprostých spojů.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je nový a zdokonalený způsob spojování optických vláken. Tento způsob obsahuje kroky přípravy konců vláken, která mají být spojována, pro jejich těsný osový tlačný styk mezi jejich jádry, dále uložení konců vláken do opačných konců průchodu pro vlákna u spojovacího prvku, a vyvozování tlačné síly na stykové plochy konců vláken za účelem udržování těsného osového styku jader vláken v průběhu teplotního cyklu mezi 0° C a 40° C.

Tohoto tlačného styku je dosaženo uplatňováním osových tlačných sil na vlákna, uložená v průchodu spojovacího prvku ještě před uvedením tohoto prvku do činnosti, vyvozováni napětí na spojovací prvek před jeho uvedením do činnosti tak, že když je toto napětí uvolněno, tak spojovací prvek vyvozuje osovou tlačnou sílu na konce vláken, nebo vyvozování deformujícího tlaku na uvedený prvek po jeho uvedení do provozu za účelem vyvíjení tlačného tlaku na konce optických vláken za účelem jejich udržování v těsném osovém tlačném styku v celém požadovaném rozmezí teplot.

Napětí může být na spojovací prvek vyvozováno pomocí ohřívání tohoto prvku, dále ohýbáním nebo natahováním tohoto prvku ve směru průchodu vlákna ještě před vložením konců vláken do spojovacího prvku a před jeho uvedením do provozu. Rovněž tlačné síly na stykové plochy konců vláken mohou být způsobovány vyvozováním síly pro deformaci prvku a přitlačováním konců vláken do těsného tlakového styku.

Dále lze rovněž uvažovat s kombinacemi shora uvedených postupů, to jest s ohříváním spojovacího prvku a umísťováním konců vláken do spojovacího prvku při působení tlaku pružiny nebo mechanicky vyvozovaného tlaku.

Ohřívání kovového prvku na teplotu mezi 100° C a 120° C ještě před uvedením spojovacího prvku do provozu, přičemž toto uvedení do provozu slouží pro účely narovnání konců vláken a efektivně přidržuje konce vláken ve vyrovnané poloze, v těsném osovém tlakovém styku vzájemně vůči sobě při návratu spojovacího zařízení zpět na pokojovou teplotu.

Množství uplatňovaného tepla převyšuje teplotu, používanou při teplotních cyklických zkušebních testech Bellcore, které jsou běžně v průmyslu široce využívány a které jsou zveřejněny jako Bellcore (Bell Communications Research, Morristown, NH) Document TA-NWT-000765 a GR-765.

Po umístění konců vláken do těsného styku ve spojovacím prvku spojovacího zařízení Fibrlok™ může být na prvek vyvíjena síla za účelem vyvolání napětí v materiálu a za účelem způsobení toho, aby materiál vyvozoval tlačné napětí na vlákna a přitlačoval do tlačného styku.

Vzájemný spoj podle tohoto vynálezu představuje optický spoj mezi dvěma jednovidovými optickými vlákny, vytvořený spojovacím prvkem, opatřeným podélným průchodem pro přijetí konců vláken přibližně ve středovém bodě tohoto průchodu, přičemž jsou konce vláken umístěny do osového tlaku vzájemně vůči sobě, a to bez použití jakéhokoliv materiálu se stejným indexem.

Spojovací zařízení podle tohoto vynálezu je určeno ke spojování dvou konců optických vláken, které byly umístěny a sevřeny v rámci kovového spojovacího prvku. U jedné z mnoha variant daného způsobu jsou konce vláken umístěny a udržovány v opticky vyrovnané poloze a v těsném osovém stlačení vzájemně proti sobě. Spojení podle tohoto vynálezu neobsahuje žádné materiály se stejným indexem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji vysvětlen na základě

následujícího popisu,	provedeného s	odkazy na	přiložené
výkresy, kde:
obr. 1 znázorňuje	boční nárysný	pohled	na konec
optického vlákna, které	bylo rozštěpeno;
obr. 2 znázorňuje	axonometrický	pohled	na konec

optického vlákna, který byl oddělen a zkosen;

obr. 3 znázorňuje boční nárysný pohled na oddělený a zkosený konec optického vlákna podle obr. 2;

obr. 4	znázorňuje	boční	nárysný	pohled	na dvojici
oddělených	konců optického vlákna, umí	stěných	do vzájemného
styku;
obr. 5	znázorňuje	boční	nárysný	pohled	na dvojici

optických vláken, vzájemně k sobě přitlačovaných, přičemž konec jednoho optického vlákna byl odštěpen, a konec druhého optického vlákna byl odštěpen a zkosen, načež byly oba konce umístěny do vzájemného styku;

obr. 6 znázorňuje půdorysný pohled na spojovací zařízení, určené k provádění způsobu podle tohoto vynálezu za účelem získání požadovaného mechanického spoje podle tohoto vynálezu;

obr. 7 znázorňuje graf, zobrazující zkušební údaje o spoji, provedeném v souladu s předmětem tohoto vynálezu;

obr. 8 znázorňuje půdorysný pohled na spojovací zařízení, které je opatřeno pohyblivým upínacím ústrojím pro upínání vláken, uspořádaným na kulovitém smýkadle;

obr. 9 znázorňuje podélný pohled v částečném řezu na spojovací zařízení, přičemž byl spojovací prvek uveden do provozu v souladu s předmětem tohoto vynálezu;

obr. 10 znázorňuje půdorysný pohled na modifikované spojovací zařízení, které je opatřeno mechanizmem pro vyvíjení různých měřitelných tlakových sil na vlákna za účelem vyvozování tlaku na konce vláken ve spojovacím prvku;

obr. 11 znázorňuje čelní nárysný pohled, zobrazující modifikovaný spojovací prvek a modifikovaný úložný nástroj pro roztažení spojovacího prvku před zahájením vyvozování a udržování tlačné osové síly na optická vlákna na jejich vzájemných stykových plochách;

obr. 12 znázorňuje koncový pohled na spojovací prvek a nástroj podle obr. 11;

obr. 13 znázorňuje čelní nárysný pohled na další uspořádání modifikovaného spojovacího prvku, umístěného na plášti spojovacího zařízení pro vložení konců optických vláken;

obr. 14 znázorňuje koncový pohled na spojovací prvek podle obr. 13; a obr. 15 znázorňuje schematický pohled na spojovací prvek s vyvozováním ohybového tlaku, uplatňovaného za účelem vyvozování tlačného napětí na konce optických vláken.

Příklady provedení vynálezu

Vynález se týká zdokonaleného mechanického spoje a nového způsobu provádění takovéhoto spoje. Na výkresech, které mají ilustrovat nové znaky předmětu tohoto vynálezu, jsou stejné vztahové značky používány pro označování stejných součástí na všech obrázcích výkresů.

Přestože konce optických vláken mohou být leštěny, představuje toto leštění časově náročnou operaci, u níž je obtížné dosáhnout požadované přesnosti, takže je u většiny běžně prováděných uspořádání mechanických spojů využíváno štěpení konců optických vláken.

Toto štěpeni se prakticky provádí tak, že se nejprve provede velmi malý vrub nebo zářez v určitém bodě na vnějším obvodě vnějšího pláště optického skelného vlákna, v důsledku čehož dojde ke snížení mechanické pevnosti v daném bodě. Následné uplatňování tahového nebo ohybového zatížení podél celé délky optického skelného vlákna, kde bylo provedeno vrubové nebo zářezové poškození, způsobí, že dojde ke zlomení vlákna v podstatě kolmo na osu tohoto vlákna.

Tento shora uvedený štěpný postup vytváří koncovou čelní plochu 8. vlákna (viz obr. 1), která má tu nejsnadněji získatelnou povrchovou plochu, která je prosta jakýchkoliv defektů, a která je mechanicky získatelná pro jádro 9 vlákna 10.

4 · 4

4 44 • 4 4 * 4

4 4 • 4·φ 4 4 4 * · 4 44 * 4 · · « 4« 4

4 4 4 4

4« ··

Většina uspořádání běžně používaných mechanických spojů obsahuje spojovací médium, obvykle gel nebo olej, kteréžto spojovací médium má stejný index lomu jako jádro _9 vlákna 10. Tento materiál se stejným indexem lomu je využíván k zaplnění mezery mezi stykovými plochami dvojice koncových čelních ploch 8. vláken 10, která jsou spojována (viz obr. 4). Tato mezera je způsobována trhlinou nebo výčnělkem 11, který se může objevit v bodě, nacházejícím se přímo na opačném konci proti provedenému vrubu nebo zářezu.

Tato okolnost, stejně jako i jiné nežádoucí podmínky, jsou obvykle způsobovány vlastními problémy v rámci procesu štěpení. V dosavadním známém stavu techniky byla popsána celá řada různých nástrojů a zařízení, z jejichž pomocí lze provádět kolmou oddělovací operaci s různými stupni přesnosti. Tato přesnost bývá měřena s pomocí mikrointerferometru, který zjišťuje jak plochost či rovinnost, tak i sklon či šikmost konce vlákna.

Nežádoucí důsledky, způsobované oddělovacím či štěpícím postupem, mohou být odstraněny pomocí broušení úkosu 13 na konci optického vlákna. Kuželová geometrie takového úkosu 13, který byl vybroušen na konci jednotlivého vlákna je snadno proveditelná s použitím známých existujících nástrojů či zařízení, která lze ovládat buď manuálně, nebo která mohou pracovat automaticky.

Jeden takový nástroj pro broušení úkosu je popsán v patentovém spise WO 95/07794 (Minnesota Mining and Manufacturing Company, 3M, St. Paul, Minnesota), který byl zveřejněn dne 23. března 1995.

• ♦ · · • · ·· • « · · · «

Úhel úkosu nebo úhel břitu kuželovité tvarované koncové části 13 o velikosti mezi 40 a 160° může být snadno proveden jednoduchým nastavením příslušného nástroje. Změna tohoto úhlu představuje i změnu průměru koncové plochy.

Délka vlákna je snadno nastavitelná pomocí jednoduchého upínacího přípravku, a pokud je jednou nastavena, jsou vytvářené úhly shodné od jednoho vlákna ke druhému v rámci rozmezí 10°. Velikost koncové čelní plochy nebo rozměr jejího průměru jsou určeny množstvím materiálu, odstraněného z konce vlákna. U automatického nástroje pro provádění úkosu je toto regulováno prostřednictvím doby, po kterou je vlákno broušeno. Delší doba broušení znamená menší průměr koncové plochy.

U manuálně ovládaných nástrojů pro vytváření úkosu je toto regulováno počtem otáček vlákna, které se otáčí proti brusnému materiálu, přičemž platí, že čím více otáček, tím menší je průměr koncové plochy. Regulace průměru koncové čelní plochy je velmi dobrá, pokud byly parametry nástroje již jednou nastaveny.

Průměr koncové čelní plochy vlákna může být obvykle udržován v rozmezí ± 0,0002 palce, a to po velmi mnoho cyklů provádění úkosu až do té doby, kdy je nutno brusný materiál vyměnit v důsledku jeho opotřebení. Povrchová plocha koncové čelní plochy vlákna je výrazně snížena zkosením konce vlákna.

Toto snížení je zobrazeno na obr. 5, a to porovnáním odštěpeného vlákna, které následuje za odštěpeným a zkoseným vláknem 16. Zkosením konce vlákna na 0,0015 palce, což představuje průměr, který byl povětšině využíván během φ φ φφφφ • φ φ φ φ φ φ · φ φφ • φ φφ φφ

Φ· φφ φφφφ φ φ φφφφ φ φ φ φφφ φ φ φ · φφφ φφφ φφφ φφ ·· zkoušení spoje, je povrchová plocha koncové čelní plochy vlákna snížena o 90 %.

Nedokonalosti či vady, způsobené odštěpovací operací a nalézající se kolem obvodu koncové čelní plochy vlákna byly odstraněny. Okraj koncové čelní plochy vlákna byl zpevněn v důsledku zvýšení úhlů mezi koncovou čelní plochou a boční stranou vlákna. Úhel, ponejvíce používaný během testování spoje, činil 90° pro úhel břitu, nebo 45° od osy vlákna.

Snížení povrchové plochy je velmi důležité ze dvou důvodů.

První důvod zahrnuje operaci štěpení vlákna, která jen velmi zřídka poskytuje perfektně plochou kolmou koncovou čelní plochu. Obvykle se na této koncové čelní ploše objevuje úhel až do velikosti 1,5° od kolmice na osu vlákna. Pokud jsou k sobě přiložena dvě vlákna 15 a 16, přičemž každé z těchto vláken má koncovou čelní plochu skloněnu pod určitým úhlem, dojde k vytvoření mezery mezi jádry 9 vláken.

Takovýto případ je znázorněn na obr. 4. Zkosením alespoň jednoho z vláken, například vlákna 16, zůstane vzájemný úhlový vztah neporušen, avšak mezera je snížena o 66 %, jelikož průměr koncové čelní plochy vlákna 16 má velikost 0,0015 palce (0,04 mm).

Druhý důvod se týká velikosti osového tlaku, vyžadovaného pro pružnou deformaci obou koncových čelních ploch vláken až do bodu, kdy jsou jádra 2 vláken v těsném styku tak, že mezi nimi není žádná mezera. Pokud tlak na vlákno zůstává konstantní, přičemž je povrchová plocha koncové čelní plochy vlákna zmenšena, pak se celkový tlak, vyvíjený na stykovou plochu vlákna, zvyšuje. Tato výhoda, to znamená zvýšení tlaku na koncovou stykovou plochu vlákna za účelem dosažení těsného tlakového osového styku mezi jádry 9 vláken, je velmi důležitá.

Velikost síly, která může být přenášena dolů po délce vlákna o síle 250 mikronů, potaženého ústrojným roztokem, až na jeho koncovou čelní plochu, je velice malá. Při použití standardního spojovacího zařízení Fibrlok™ o délce 1,500 palce (38,1 mm) jako příklad, je vlákno vloženo jednou polovinou do spojovacího zařízení, což představuje vzdálenost 0,750 palce (19 mm). To by mohl být nejbližší bod, ve kterém může být vlákno uchyceno či upnuto nějakým zařízením za účelem přenášení síly podélně ke koncové čelní ploše.

Průměr skelné části vlákna 250 mikronů měří 0,005 palce (0,125 mm). To je nedostatečná délka pro poměr průměrů (150 : 1) pro přenášení síly. Vstupní otvor spojovacího zařízení je o několik tisícin palce větší, než vnější průměr vlákna, za účelem vytvoření vůle, která umožňuje, aby se vlákno mohlo ohýbat, pokud je vystaveno osovému tlaku. Je-li tento tlak příliš vysoký, vlákno se bortí a vybouluje, čímž může dojít k jeho poškození nebo prasknutí.

Některé z výhod, kterých lze dosáhnout štěpením vláken a prováděním jejich úkosů, lze dosáhnout rovněž leštěním konců vláken. Nežádoucí defekty či kazy, způsobené štěpením vláken, tak mohou být odstraněny. Čelní povrchová plocha je výrazně zmenšena. Pevnost okrajů vláken bývá obvykle zlepšena v závislosti na koncovém čelním profilu, kterého je použito.

«·· · « • · I • 4 ··

Dosažení čelního koncového profilu je závislé na použitém zařízení a rovněž na použitém postupu.

Leštění může být prováděno formou tepelného leštění nebo brusného leštění. Tepelné leštění představuje roztavení povrchu vlákna, zatímco brusné leštění představuje odstraňování skla s pomocí brusného materiálu.

S použitím brusného způsobu leštění je spojeno několik výrazných nevýhod, a to zejména zanechávání škrábanců či rýh na koncové čelní ploše vlákna. Za účelem snížení velikosti a hloubky takovýchto škrábanců či rýh je používáno neustále jemnější a jemnější brusné drti, s jejíž pomocí lze zlepšit kvalitu konečné povrchové plochy, avšak škrábance a rýhy vždy zůstávají. Čím hladší má být konečná opracovaná plocha, tím více leštících kroků je třeba provést, což však vyžaduje více spotřebovaného času.

Od spojů optických vláken většina zákazníků očekává, že budou splňovat standardní prováděcí charakteristiky Bellcore. Jsou předepsány limity pro ztrátu odrazem, a to v teplotním rozmezí od -40° C do 80° C. Typické spoje, které obsahují materiály se stejným optickým indexem, vykazují nízkou ztrátu odrazem v těchto teplotních extrémech a v jejich blízkosti. Těsný styk může být udržován v teplotním rozmezí od 0° C do 40° C pro vnitřní uplatnění.

Co se týče materiálů se stejným indexem, je možno u mechanických spojů nalézt řešení zlepšením médií se stejným optickým indexem nebo vyloučením těchto médií se Za účelem eliminace médií se optickým optickým indexem.

stejnym stejným indexem musejí být konce vláken zdokonaleny za « · • 4 4

4

4« 44

4 4 4

4 4«

44*4 ·

4· 4 účelem zabezpečení těsného styku mezi koncovými čelními plochami. Postup přípravy vlákna, který byl již dříve popsán, poskytuje zlepšené konce vláken, které umožňují dosáhnout těsného osového tlakového styku mezi koncovými čelními plochami, a které vylučují potřebu materiálů se stejným indexem.

Za účelem odzkoušení těchto zdokonalených koncových čelních ploch vláken byl továrním způsobem vyroben spojovací přístroj Fibrlok™ bez aplikace gelu a/nebo oleje se stejným indexem pro provádění takzvaného „suchého spoje. Dvojice jednotlivých vláken o velikosti 125 mikronů byla oloupána a rozštěpena kolmým směrem s odchylkou 1°. Tato vlákna byla poté zkosena pod úhlem břitu 90° a s průměrem koncových čelních ploch 0,0015 palce, podobně jako odštěpené a zkosené vlákno 16, znázorněné na obr. 5.

Vlákna byla očištěna vlhkou a prachu zbavenou tkaninou s izopropanolem tak, že byla vlákna nejprve obklopena tkaninou, která byla poté stažena, přičemž nakonec bylo provedeno několik otěrů špičky vlákna proti této tkanině. Vlákna byla poté vložena do spojovacího zařízení s použitím běžného standardního postupu, načež bylo toto spojovací zařízení uvedeno do provozu.

K měření vytváření spoje bylo během veškerých zkušebních testů použito přístroje Textronics Fibermaster™ OTDR. Měření bylo prováděno zprůměrováním všech údajů, zjištěných z obou vláken na každém konci spoje pro dosažení vyšší přesnosti. Několik vzorků spoje bylo provedeno při pokojové teplotě 26° C, přičemž výsledky byly pro všechny vzorky podobné. Vložený útlum byl nižší než -0,2dB, přičemž ztráta ftft

odrazem (neboli zpětný odraz) byla v rozmezí od -20dB do -45dB.

Spoje byly vloženy do teplotní cyklovací komory a byly podrobeny vzorovému teplotnímu testu Bellcore při teplotách od -40° C do 80° C. Spoje byly udržovány jednu hodinu na každé teplotě s jeden a půl hodinovým přechodovým časem mezi teplotami. Během tohoto testu bylo zjištěno, že vložený útlum zůstává stabilní pro všechny spoje, přičemž kolísá méně než o lOdB, a že ztráty odrazem se zvyšují pro všechny spoje na -18dB při teplotách nad 40° C. Pod teplotou 0° C se všechny spoje zlepšily vůči jejich originálním hodnotám, naměřeným při pokojové teplotě, a to v rozmezí mezi -40dB a -60dB.

Vysvětlení pro tyto výsledky je následující. Prvek Fibrlok™ je vyroben z hliníku. Koeficient tepelné roztažnosti pro hliník je 0,0000238 na jednotku délky na 1° C. Tentýž údaj pro sklo může ležet mezi 0,0000102 a 0,00000005, v závislosti na jeho chemickém složení. Hliník se tak bude roztahovat a smršťovat mnohem vyšší rychlostí než sklo. Prvek Fibrlok™ po svém uvedení do provozu skelná vlákna uchytí či upne. Vlákna jsou tak skutečně lehce uložena na povrchu prvku, přičemž nemůže dojít k žádnému prokluzování mezi vlákny a tímto prvkem.

Když byly zkušební testy spojů prováděny při pokojové teplotě, byly konce vláken umístěny do lehkého nominálního styku vzájemně vůči sobě, a to bez jakýchkoliv deformací koncových čelních ploch vláken, s využitím standardního postupu a zařízení pro spojování, který využívá sil, vyvíjených na základě prohnutí tlumicí sekce vlákna, ležící směrem ven od spoje za účelem zajištění styku koncové čelní plochy vlákna uvnitř spoje.

Když teplota uvnitř tepelné testovací komory přesáhne teplotu, při které byl spoj proveden, tak se hliníkový prvek rozšiřuje vyšší rychlostí, než skelné vlákno až do té doby, kdy se veškeré tlaky na stykové ploše vlákna uvolní, a vlákna se začnou oddělovat. Pokud jsou vlákna oddělena, jsou naměřeny vysoké hodnoty ztrát odrazem v důsledku rozhraní sklo-vzduch-sklo. Tato situace se obrátí, když teplota v tepelné komoře poklesne pod teplotu provádění spoje.

Pokud teplota poklesne pod pokojovou teplotu, smršťuje se hliníkový prvek vyšší rychlostí, než skelné vlákno, což vede ke zvýšení tlaku na stykové ploše vlákna, takže se snižuje a eliminuje rozhraní sklo-vzduch-sklo, což vede k naměření nižších ztrát odrazem. Vzor ztráty odrazem zůstává stejný od jednoho cyklu k dalšímu cyklu.

Tyto zkušební testy vedly k vytvoření předmětu tohoto vynálezu. Daný způsob zahrnuje ohřívání suchého spojovacího zařízení Fibrlok™ na teplotu, která je vyšší, než je nejvyšší teplota, které by mohl být spoj kdy vystaven, a to vložením vláken do „horkého spojovacího zařízení a jeho spuštěním. Tím se zajistí, že koncové čelní plochy vlákna jsou vždy ve velmi těsném kontaktu při cílových provozních teplotách, což povede k nízkým ztrátám odrazem.

Jako příklad byl modifikován komerční spojovací ovládací přístroj 17 Fibrlok™, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 6, který je určen k provádění tepelného působení na spoj neboli k ohřívání tohoto spoje. Plastické spojovací zadržovací uložení bylo provedeno v základně přístroje a bylo nahraženo novým spojovým uložením 20, vytvořeným z hliníku, ve kterém jsou uloženy dvě elektricky poháněné topné patrony 21 a 22, které mají příkon 25 W, a které mají průměr 1/8 palce (3,17 mm) a délku 1 palec (25,4 mm) . Tyto topné patrony 21 a 22 jsou ovládány digitálním řídicím ovladačem Ogden s přesností +/1° C.

Spojové uložení je zkonstruováno tak, aby obklopovalo spoj tak, že pokud možno co nejméně ovlivňuje jeho funkci, a to za účelem přenášení tepla na spoj pokud možno co nej rychleji. Dovnitř středu kovového spojovacího prvku Fibrlok™ byl umístěn termoelektrický článek, ten byl uspořádán do spoje, načež byl spoj umístěn do modifikovaného přístroje. Spoj byl čtyřikrát odděleně ohříván z pokojové teploty na teplotu 100° C. Průměrná doba dosažení cílové teploty daným spojem byla 50 vteřin. Po vyjmutí spoje z daného přístroje byla nutná doba od tří do čtyř minut, aby se spojovací prvek ochladil zpět na pokojovou teplotu.

Spoj byl zkušebně testován, přičemž bylo teplotní řízení pro první zkušební test spoje nastaveno na 100° C, to jest o 20° C výše, než je nejvyšší teplota, stanovená pro testovací proces Bellcore. Suchý spojovací přístroj Fibrlok™ byl vložen do ohřívaného hliníkového uložení, načež byl ponechán, aby došlo k vyrovnání teploty na 100° C po dobu jedné minuty. Dvojice vláken byla rozštěpena v rámci jednoho stupně a byla zkosena na koncový čelní průměr 0,002 palce (0,05 mm).

Vlákna byla vložena do vyhřívaného spojovacího zařízení, toto spojovací zařízení bylo uvedeno do provozu, bylo β 4 ponecháno, aby vychladlo, a bylo umístěno do teplotní zkušební komory. První měření, prováděné při pokojové teplotě, vykazovalo vložený útlum -0,10dB s celkovým kolísáním o velikosti 0,02dB. Průměrná ztráta odrazem byla -56,7dB s celkovým kolísáním o velikosti 3,7dB. Tyto výsledky ukazovaly na stabilitu optického signálu. Nárazníkové vláknové omezovače 23 a ovládací páka 24 zůstaly na ovládacím přístroji 17.

Jiný spoj byl připraven a ustaven s využitím stejných parametrů jako u předchozí zkoušky spoje. Graf, znázorňující zkušební údaje z tohoto testu, je znázorněn na obr. 7. Ztráta odrazem, měřená při pokojové teplotě, činila -57,5dB. Spoj byl pomalu ohříván zpět na 100° C, přičemž bylo prováděno měření od 60° C, a to každých 5° C. Ztráta odrazem se pomalu snižovala až do 80° C, od kteréhožto bodu se snižovala vyšší rychlostí, přičemž vyvrcholila na -83dB při teplotě 90° C. Mezi teplotami 90° C a 100° C se ztráta odrazem rychle zvýšila, přičemž dosáhla hodnoty -36dB při teplotě 100° C. Spoj byl poté ponechán, aby se ochladil.

Poté byl proveden druhý ohřívací cyklus, a to s obdobnými výsledky, jako u prvního cyklu, pouze s tou výjimkou, že vrchol byl pozorován při teplotě 94° C (-93dB). Během tohoto cyklu byl ochlazovací trend spoje zaznamenáván. Během ochlazování se ztráta odrazem snižovala vysokou rychlostí až k vrcholné hodnotě -93dB při teplotě 83° C. Ztráta odrazem poté rychle vzrůstala až na hodnotu -65dB při teplotě 70° C, načež bylo její zvyšování velni pomalé. Ochlazovací cyklus byl zastaven při teplotě -40° C s hodnotou ztráty odrazem -56,8dB.

Poté byl proveden třetí cyklus, který měl stejný charakter, jako druhý cyklus, a který vykazoval poněkud lepší výsledky. Podíváme-li se na graf podle obr. 7, vidíme, še rychlý pokles ztráty odrazem je následován okamžitě rychlým zvýšením v rozmezí přibližně 20° C. Vrchol neboli nejnižší údaj představuje přechodový bod mezi stykem vlákna a jeho oddělením na teplejší straně vrcholku. Na studenější straně lze teoreticky říci, že jsou vyvozovány kompresní síly na stykovou plochu vlákna prostřednictvím smršťování hliníku, čímž je způsobována změna hustoty skla, což vede ke změně indexu lomu. To vede k případné stabilizaci při snižování teploty, přičemž zvyšování ztráty odrazem se téměř vyrovnává. Bylo zaznamenáno, že optický signál je docela stabilní při provozních zkušebních teplotách Bellcore v rozmezí od -40° C do 80° C.

Druhá modifikace přístroje je znázorněna na obr. 8, kde je pevný upínací mechanizmus 25 připojen k ovládacímu přístroji 17 na levé straně spojového uložení 20 a je ustaven tak, aby uchopil vlákno okamžitě jak vyjde ze spoje. Druhý pevný upínací mechanizmus 26 vlákna je uspořádán na pravé straně spojového uložení 20 na lineárním kulovém smýkadle, jehož dráha činí přibližně 0,1 palce (2,5 mm). Tlačná pružina 28 je ve styku s tímto kulovým smýkadlem a je umístěna na opačné straně spojového uložení 2 0 . Na základně přístroje je uspořádán šroub 2 9, který je používán k nastavení síly, kterou působí tlačná pružina 28 na vlákno prostřednictvím kulového smýkadla.

Suché spojovací zařízení Fibrlok™ bylo umístěno do přístroje, přičemž byla připravena dvojice vláken, mající úhel dotyku menší, než 1°, a mající průměr úkosu o velikosti • to

0,0015 palce {0,038 mm) na každém konci vlákna. Přístroj byl ohříván na teplotu 100° C, přičemž jedno z vláken bylo umístěno na levou stranu spojovacího přístroje přibližně polovinou délky, načež zde bylo upnuto. Druhé vlákno bylo umístěno na pravou stranu spojovacího přístroje až přišlo do styku s prvním vláknem, načež bylo rovněž upnuto. Nastavovací šroub byl pootočen, až dosáhl kompresní síly přibližně 0,3 libry (1,3 Newtonu), načež byl spojovací přístroj uveden do provozu za účelem upnutí konců vláken. Obě upínadla byla poté uvolněna.

Byla naměřena ztráta odrazem o velikosti -56,9dB, přičemž byl spoj ještě v přístroji při teplotě 100° C. Spoj byl poté ponechán, aby vychladl. Během tohoto ochlazovacího cyklu byla prováděna příslušná měření., jejichž výsledky byly zaznamenávány. Spoj byl ochlazen na teplotu -40° C. Ztráta odrazem se zvýšila na hodnotu -51,8dB zatímco vložený útlum zůstal na hodnotě -0,lldB.

Spoj byl poté ohříván, přičemž bylo prováděno měření každých 5° C. Přechodové zóny bylo dosaženo při teplotě 151° C, kde bylo zaznamenáno měření o velikosti -80,3dB. Za touto teplotou se ztráta odrazem rapidně zvýšila. Spoj byl opět ochlazován z teploty 165° C. Přechodové zóny bylo dosaženo při teplotě 134° C, kde bylo naměřeno hodnoty -80,3dB, načež došlo k rapidnímu zvýšení ztráty odrazem v průběhu 15 až 20°, přičemž poté bylo zvyšování mimořádně pomalé.

Přídavný osový tlak tlačné pružiny, působící na vlákno, zvýšil teplotu, při níž se vlákna oddělila přičemž byly ztráty odrazem udržovány při studenějších teplotách porovnatelné s výsledky předcházejících testů. Optický signál zůstal přiměřeně stabilní v rámci provozního rozmezí testovacích teplot Bellcore.

Byla provedena celá série zkušebních testů, zahrnující provádění spojů s použitím způsobu zatěžování pomocí tlačné pružiny, a to bez použití zahřívání spojovacího prvku. Suché spojovací zařízení Fibrlok™ bylo umístěno do přístrojového uložení, které zůstalo na pokojové teplotě. Dvojice vláken byla připravena s menším dotykovým úhlem, než 1° as průměrem úkosu o velikosti 0,0015 palce (0,038 mm). Vlákna byla uchycena v upínkách, stejně jako u předcházejících zkušebních testů.

Byla uplatněna tlačná síla o velikosti přibližně 0,2 libry (0,9 Newtonu), která působila na pravou stranu vlákna, načež bylo spojovací zařízení uvedeno do provozu a veškeré upínací síly byly uvolněny. Přechodová zóna koncové čelní plochy vlákna pro ohřívání byla mezi teplotami 129° C a 134° C. Přechodová zóna pro ochlazování byla mezi teplotami 114° C a 120° C. Po provedení prvního ohřívacího cyklu byly veškeré zbývající charakteristiky cyklu vzájemně velmi podobné a ležely uvnitř zkušebního rozmezí provozních teplot Bellcore.

Těleso 28 a víko 29 spojovacího zařízení Fibrlok™, znázorněné na obr. 9, je provedeno z polymeru z tekutého krystalu se 30 % skleněné náplně, přičemž tyto součástky jsou schopny odolávat shora uváděným teplotám bez jakýchkoliv škodlivých účinků, zatímco spojovací prvek 30 je vytvořen z hliníku.

• to ·· to ··· * ·

Další modifikace ovládacího přístroje 17 je znázorněna na obr. 10. Tato modifikace představuje přidání silového měřidla 35, umístěného vedle levé strany spojového uložení 20 na opačné straně pevného upínacího mechanizmu 25 vlákna. Měřicí snímač tohoto silového měřidla 35 tlačí na jeden konec otočného ramene, které dále tlačí na pohyblivou upínku vlákna. Otočné rameno je umístěno takovým způsobem, aby docházelo ke snižování sil, vyvíjených silovým měřidlem a lineárním kluzným ústrojím v poměru 10 : 1. To přispívá ke zvýšení přesnosti měření síly na pohyblivém vláknu při vytváření spoje.

Byla uspořádána čtyři suchá spojovací zařízení Fibrlok™ s použitím nového ovládacího přístroje. Na koncovou čelní plochu vlákna bylo vyvozováno osové tlačné předběžné zatížení neboli předpětí s použitím silového měřidla a lineárního kluzného ústrojí. Ohřívané spojové uložení 20 nebylo používáno, neboť teplo nebylo vůbec uplatňováno. Dvě ze čtyř spojovacích zařízení měla zkosené stykové plochy obou vláken, zatímco zbývající dvě spojovací zařízení měla jednu stykovou plochu vlákna zkosenou a druhou stykovou plochu vlákna rozštěpenou.

Čtyři kompletní spojovací zařízení byla umístěna do tepelné teplotní cyklické komory pro provádění dlouhodobého teplotního cyklického testu Bellcore. Cyklické charakteristiky byly prováděny po dobu čtyřhodinového kompletního cyklu, a to počínaje od:

(1) půl hodiny při teplotě -40° C ««· · ·* (2) jeden a půl hodiny přechodové doby z teploty -40° C na teplotu 80° C, (3) půl hodiny při teplotě 80° C, (4) jeden a půl hodiny přechodové doby z teploty 80° C na teplotu -40° C, přičemž se tyto cykly neustále opakovaly.

Účelem tohoto zkušebního testu bylo ověřit a potvrdit, že suché stykové plochy vláken mohou přečkat mnoho opakovaných cyklů teplotního textu Bellcore, a prokázat shodnost optického signálu od začátku do konce. Čtyři spojovací zařízení, která byla takto uspořádána, prodělala 530 kompletních cyklů, které zabraly přibližně 89 dní. Měřeni byla prováděna s pomocí OTDR, přičemž byly zaznamenávány průměrné údaje, získávané z obou vláken, vždy jeden na každé straně spoje z důvodu vyšší přesnosti.

Podélné spoje 1 a 2 měly stykové plochy ve tvaru zkoseného kužele proti zkosenému kuželi, zatímco podélné spoje 3 a 4 měly stykové plochy ve tvaru zkoseného kužele proti stykové ploše rozštěpeného vlákna.

Podélný spoj 1 měl koncové čelní plochy o průměru 0,0015 palce (0,038 mm) a byl podroben předběžnému silovému zatížení o velikosti 0,22 libry (0,9 Newtonu). Celková změna ztráty odrazem činila 0,05dB, zatímco celková změna vloženého útlumu činila 0,05dB.

• •«9 ··

9

0 9 9 9 9 ··

J ·« 99 999 ···

Podélný spoj 2 měl koncové čelní plochy o průměru 0,0015 palce (0,038 mm) a byl podroben předběžnému silovému zatížení o velikosti 0,02 libry (0,89 Newtonu). Celková změna ztráty odrazem činila 14dB, zatímco celková změna vloženého útlumu činila 0,05dB.

Podélný spoj 3 měl koncové čelní plochy o průměru 0,0015 palce (0,038 mm) a byl podroben předběžnému silovému zatížení o velikosti 0,3 libry (1,33 Newtonu). Celková změna ztráty odrazem činila 31dB, zatímco celková změna vloženého útlumu činila 0,lldB.

Podélný spoj 4 měl koncové čelní plochy o průměru 0,001 palce (0,025 mm) a byl podroben předběžnému silovému zatížení o velikosti 0,1 libry (0,445 Newtonu). Celková změna ztráty odrazem činila 6dB, zatímco celková změna vloženého útlumu činila 0,05dB.

S výjimkou podélného spoje 3 všechny výsledky demonstrují dobré a stabilní optické signály s žádnými změnami od začátku zkušebního textu až do jeho konce. Podélný spoj 3 nefunguje dobře při vysokých teplotách. Při podrobnějším prozkoumání s pomocí OTDR bylo zjištěno, že přechodová zóna koncové čelní plochy vlákna byla dosažena při teplotě 80° C. V průběhu některých cyklů zůstávaly koncové čelní plochy ve styku a poskytovaly tak vynikající ztrátu odrazem, zatímco v průběhu jiných cyklů byly tyto koncové čelní plochy odděleny při teplotě 80° C, takže poskytovaly mnohem slabší ztrátu odrazem.

Při použití ovládacího přístroje, znázorněného na obr. 10, a suchého spojovacího zařízení Fibrlok™ byl

4··· 44

4 4

4 · «· * • 4 4 4 • 4 44 proveden zkušební test za účelem uvedení do vzájemného vztahu účinku působení předběžné zátěžové síly na koncovou čelní plochu vlákna a příslušné ztráty odrazem. Dvojice stejných vláken o nárazníkovém průměru 250 μτη byla rozštěpena a zkosena na koncovou čelní plochu o průměru 0,0015 palce s úhlem rozštěpení menším, než jeden stupeň. Obě tato vlákna byla vložena do spojovacího zařízení, přičemž bylo každé vlákno upnuto do svého příslušného držáku. Působící síla byla zvyšována od nuly až do bodu, ve kterém se vlákno, ležící vně spojovacího zařízení, začalo vyboulovat. K tomu obvykle docházelo při působení síly o velikosti zhruba 0,3 libry (1,3 Newtonu).

Na začátku byly používány přírůstky či zvětšení tak nízké, jako je například několik tisícin libry, zatímco v pozdějších etapách zkušebního testu byly používány přírůstky o velikosti několika setin libry (to jest několika desetin Newtonu nebo menší). S každým spojem a s každou dvojicí vláken bylo provedeno několik zkoušek, přičemž několik zkušebních testů bylo provedeno s použitím různých dvojic vláken. Výsledky těchto zkušebních testů byly v podstatě stejné. K nejnižším ztrátám odrazem obvykle docházelo při zatížení mezi 0,012 a 0,026 libry (0,05 a 0,1 Newtonu).

Je-li u spojovacího zařízení Fibrlok™ proveden spojovací prvek z jiného materiálu, než z hliníku, kterýžto materiál má koeficient tepelné roztažnosti, který se více blíží tomuto koeficientu u skla, může dojít ke zlepšení ukazatelů ztráty odrazem s použitím procesu stlačování vlákna ještě před spuštěním spojovacího zařízení. Není však příliš široký výběr dostupných materiálů, které jsou tak poddajné a cenově efektivní, jako je hliník.

• ·Φ ·♦ »t · · · · • * · 9 · • 9 ···· · • · · 9

Velmi blízko se svými vlastnostmi nacházela měď, která tak byla zvolena k přezkoušení a ověření této teorie. Koeficient tepelné roztažnosti pro měď činí 0,0000141 na jednotku délky a na 1° C, což když porovnáme s hliníkem, zjistíme, že hliník má koeficient tepelné roztažnosti 0,0000238.

Bylo připraveno několik spojovacích prvků a bylo sestaveno suché měděné spojovací zařízení. Dvojice vláken byla rozštěpena a jejich konce byly zkoseny na průměr koncové čelní plochy o velikosti 0,0017 palce (0,043 mm). Koncové čelní plochy vláken byly předběžně zatíženy silou 0,25 libry (1,1 Newtonu), načež bylo spojovací zařízení uvedeno do provozu.

Zkušební test ukázal, že výsledky byly s použitím mědi překvapivě dobré. Ztráta odrazem se zlepšila po prvním ohřívacím cyklu téměř o lOdB, přičemž na této hladině zůstala po všechny zbývající cykly. Křivka z přechodového bodu směrem k nižším teplotám byla plošší v porovnání s hliníkovými prvky, a to možná v důsledku rozdílu v rychlostech roztahování. Křivka z přechodového bodu směrem k vyšším teplotám následovala stejné prudké zvýšení, jako u hliníkového prvku. Sám přechodový bod se nalézal ve stejném teplotním rozmezí, jako u předchozích zkušebních testů s použitím hliníkových prvků.

Optická vlákna, která jsou připravena s využitím kvalitního odštěpovacího procesu a s aplikací zkosené geometrie na jednom nebo na obou vláknech, která jsou spojena s vytvářením tlačných sil, působících na stykové plochy vláken s použitím buď tepla, nebo tlaku, nebo obojího, uvnitř

4*4 · *· • 4 44 • 4 4 · ♦ ·4 • •4 · 4 „suchého, to jest geluprostého spojovacího zařízení Fibrlok™, mohou poskytovat stabilní ztrátu odrazem a stabilní vložený útlum, které jsou ekvivalentní spojením, zkoumaným během teplotních cyklických testů Bellcore bez použití materiálů se stejným indexem.

Byly projednávány alternativní metody vyvíjení tlaku na spojovací prvek za účelem udržování osových tlačných sil mezi konci vláken při provádění jejich podélného spoje. Jednou z takových metod je uplatňování tlaku na konce spuštěného spojovacího zařízení, který je postačující k tomu, aby způsobil vnitřní plastickou deformaci kovového spojovacího prvku od konců, směřujících ke stykové ploše vláken. Spojovací prvek tak bude uplatňovat a udržovat tlačné síly na spojovací ploše v průběhu následujících ohřívacích a ochlazovacích cyklů.

,TM

Na obr. 11 je dále schematicky znázorněn modifikovaný spojovací prvek 35, srovnatelný se spojovacím prvkem který je modifikován za účelem odstraňování podél stran a za účelem vytváření vačkových povrchů 36, přiléhajících ke každému konci, kteréžto vačkové povrchy 36 svírají s osou průchodu 38 vlákna určitý úhel, jak je zřejmo z vyobrazení na obr. 12.

Fibrlok , materiálu

Ovládací přístroj je modifikován tak, že je opatřen roztahovací vačkou 39. Tato roztahovací vačka 39 je opatřena vačkovými povrchy 40 které jsou vytvořeny tak, aby zabíraly s vačkovými povrchy 36, a aby roztahovaly modifikovaný spojovací prvek 35 působením síly na tento spojovací prvek 35, jak je znázorněno pomocí šipek 41. Podélná pružná deformace spojovacího prvku v podélném směru je ovládána tak, • * · · že vzdálenost spojovacího prvku je stlačována dolů působením roztahovací vačky 39.

Alternativně mohou být vačkové povrchy prvku vytvarovány tak, že se smýkají zvolenou silou, v důsledku čehož může dojít k požadovanému roztažení. Po vložení připravených konců vláken je prvek uzavřen za účelem sevření vláken na svém místě, přičemž je uvolněna roztahovací síla, která dříve působila na daný prvek. S uvolněním uvedené roztahovací síly pak nahromaděná energie v prvku způsobí stažení prvku .35, v důsledku čehož dojde k tomu, že opačné opticky vyrovnané konce vláken se dostanou do podélného stlačení nebo do těsného osového styku.

Na obr. 12 je schematicky znázorněn koncový pohled na modifikovaný spojovací prvek 35 a na roztahovací vačku 39.

Na obr. 13 a na obr. 14 je znázorněna další modifikace, kde je spojovací prvek 45 obdélníkového tvaru, přičemž je na svém horním povrchu opatřen podélnou drážkou 46 ve tvaru písmene V, a konce vláken jsou umístěny do této podélné drážky 4 6 ve tvaru písmene V v pevném stálém kontaktu v blízkosti podélného středu spojovacího prvku 45 a podélné drážky 46 ve tvaru písmene V.

Vlákna jsou poté pevně zajištěna na opačných koncích podélné drážky 46 ve tvaru písmene V. Po zafixování polohy konců prvku v rámci pláště je na horní povrch spojovacího prvku 45, a to kolmo k tomuto povrchu uplatňována síla 48 (viz obr. 15) za účelem vyvolání ohnutí tohoto prvku. Působící ohybová síla 48 by měla být postačující k tomu, aby způsobila plastickou deformaci spojovacího prvku 45 do tvaru oblouku s vlákny zajištěnými na vnitřním povrchu.

V důsledku uvedené plastické deformace prvku je materiál, ležící podél spodního povrchu prvku, prodloužen, zatímco materiál, ležící podél horního povrchu prvku, který rovněž obsahuje drážku ve tvaru písmene V pro držení vláken, je stlačen. Je to právě toto rozdílové napětí, působící na spojovací prvek 45, stejně jako stlačení materiálu podél horního povrchu, což způsobuje dosažení osového, to jest podélného stlačení konců vláken. Plastická deformace prvku udržuje tlačnou sílu, působící na konce vláken na jejich stykovém rozhraní.

Po provedení shora uvedeného popisu předmětu tohoto vynálezu je nutno zdůraznit, že v materiálu nebo v některých rozměrech mohou být provedeny různé modifikace, a to aniž by došlo k úniku z rozsahu myšlenky tohoto vynálezu, jak je definována v následujících patentových nárocích.

Claims (21)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob spojování optických vláken, majících světlé přenosové jádro, vyznačující se tím, že obsahuje kroky přípravy konců vláken, aby:

   a) byly spojovány tak, že se vzájemně dotýkají,

   b) konce vláken vstupovaly do každého opačného konce vyrovnaného průchodu u spojovacího prvku pro vlákna až do té doby, kdy se konce vláken dostanou do vzájemného styku,

   c) spojovací prvek se uvede do činnosti, takže působí na konce vláken, a

   d) dochází k udržování osové tlačné síly, působící na stykové plochy uvedených konců vláken v prvku za účelem udržování těsného styku jader vláken během teplotních cyklů mezi teplotami 0° C a 40° C.
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že tlačná síla je uplatňována na uvedená vlákna před uvedením spojovacího prvku do činnosti.

   3. Způsob podle nároku 1 v y z n a č u jící se t í m , že uvedená osová tlačná síla je uplatňována pomocí ohřívání prvku nad teplotu 80° C před uvedením tohoto prvku do činnosti a poté ochlazováním tohoto prvku.
3. 4. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že uvedená tlačná síla ·· · ♦ je uplatňována roztahováním prvku za účelem jeho elastické deformace před jeho uvedením do činnosti.
4. 5. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že prvek je elasticky deformován v podélném směru vyrovnaného průchodu vlákna před jeho uvedením do činnosti za účelem upnutí konců vláken.
5. 6. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že prvek podstupuje plastickou deformaci po jeho uvedení do činnosti za účelem vyvozování tlačné síly na konce vláken v jejich stykové ploše.
6. 7. Způsob spojování konců vyznačující se tím, následující kroky:

   optických že vláken obsahuj e

   a) rozštěpení konců vláken, které mají být spojovány,

   b) šikmé zkosení rozštěpeného konce u alespoň jednoho z vláken,

   c) umístění konců šikmo zkosených vláken tak, aby se vzájemně dotýkaly ve vyrovnaném průchodu spojovacího prvku,

   d) působení fyzického napětí na spojovací prvek,

   e) uzavření spojovacího prvku na koncích vláken, kdy je spojovací prvek pod působením uvedeného napětí, a f} umožnění spojovacímu prvku navrátit se do normální

   situace, a poté dotýkající se konce působení tlačného vláken. zatížení na opačné 8. Způsob podle nároku 7 vyznačuj íc í se tím, že uvedené napětí je vyvoláno ohříváním uvedeného prvku. 9. Způsob podle nároku 7 vyznačuj íc í se tím, že uvedené napětí je vyvoláno elastickým roztahováním uvedeného prvku. 10. Způsob spojování optických vláken vyznačuj íc í se tím, že obsahuj e následující kroky: a) vstup konce každého z vláken, která mají být spojována, do opačných konců průchodu pro vlákna v kovovém prvku pro spojování vláken až se konce dostanou do vzájemného styku poblíže středu spojovacího prvku, b) ohřívání uvedeného kovového prvku pro spoj ování

   vláken na teplotu, přesahující 80° C, a

   c) uvedení uvedeného spojovacího prvku do činnosti za účelem sevření konců vláken pro udržování konců vláken v těsném styku po dobu ochlazování spojovacího prvku, přičemž je vyvozována a udržována tlačná síla, působící na stykovou plochu mezi konci vláken.
7. 11. Způsob spojování konců nároku 10 vyznačující optických s e tím vláken podle že tento způsob zahrnuje krok štěpení konců vláken, která mají být spojována.
8. 12. Způsob spojování konců optických vláken podle nároku 10 vyznačující se tím, že tento proces zahrnuje kroky štěpení konců vláken, která mají být spojována, a šikmého zkosení konce alespoň jednoho z uvedených vláken za účelem vytvoření úkosu nebo kuželovitého konce alespoň na jednom z uvedených vláken.
9. 13. Způsob spojování konců optických vláken podle nároku 10 vyznačující se tím, že uvedené konce vláken jsou umístěny do tlačného styku ve spojovacím prvku před uvedením do činnosti tohoto spojovacího prvku.
10. 14. Optické spojovací zařízení pro spojování jednotlivých jednovidých optických vláken vyznačující se tím, že obsahuje:

    a) spojovací prvek, opatřený podélným průchodem pro přijetí konců uvedených vláken v blízkosti středového bodu uvedeného průchodu, a

    b) uvedené konce vláken jsou umístěny do osového tlačného styku vzájemně vůči sobě, a to bez jakéhokoliv materiálu se stejným indexem.
11. 15. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačující se tím, že konec alespoň jednoho z uvedených optických vláken je rozštěpen a opatřen úkosem.

    16. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačující se tím, že konce vláken j sou leštěny. 17. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačující se t í 'm , že uvedené konce uvedených vláken jsou v těsném styku při jakékoliv teplotě,

    ležící mezi 0° C a 40° C, v důsledku tlačné síly, působící na uvedené konce vláken.
12. 18. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačující se tím, že uvedená osová tlačná síla mezi konci uvedených vláken je výsledkem tepelného smršťování uvedeného spojovacího prvku po vložení uvedených konců vláken do uvedeného průchodu a po jejich upnutí v tomto průchodu.
13. 19. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačující se tím, že uvedené konce vláken jsou v těsném styku na svých stykových plochách, a to v důsledku plastické deformace spojovacího prvku a v důsledku přemísťování materiálu spojovacího prvku mezi jeho konci.
14. 20. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačující se tím, že uvedená koncová čelní plocha uvedeného rozštěpeného a zkoseného vlákna má průměr, jehož velikost leží mezi 0,001 palce a 0,002 palce (0,025 mm a 0,05 mm) na stykové ploše.
15. 21. Optické spojovací vyznačuj ící zařízení tím že podle nároku 14 uvedený spojovací • fr frfr prvek je ohýbán a deformován mezi konci za účelem uvedení průchodu do stlačení a konců vláken rovněž do stlačení.

    22. Optické spoj ovací zařízení podle nároku 18 vyznačuj í c í se tím, že spojovací prvek je kovový. 23. Optické spoj ovací zařízení podle nároku 14 vyznačuj í c í se tím, že spojovací prvek je vytvořen z kovu. 24. Optické spojovací zařízení podle nároku 23 vyznačuj í c í se tím, že kovem je hliník. 25. Optické spoj ovací zařízení podle nároku 24 vyznačuj í c í se tím, že uvedené konce

    vláken jsou umístěny do styku při působení osové tlačné síly před uzavřením spojovacího prvku a sevřením uvedených konců.
16. 26. Optické spojovací zařízení podle nároku 24 vyznačující se tím, že uvedené konce vláken jsou původně umístěny do spojovacího prvku pro spojování vláken, ohřátého na teplotu, převyšující 80° C, před uvedením spojovacího prvku do činnosti, přičemž je uvedená tlačná síla vyvozována v důsledku ochlazování spojovacího prvku.
17. 27. Optické spojovací zařízení podle nároku 24 vyznačující se tím, že uvedený spojovací prvek je roztahován za účelem dosažení elastické deformace tohoto prvku před uvedením prvku do činnosti za účelem • * · · uplatňování uvedené tlačné síly na uvedené konce vláken v

    důsledku uvolnění roztahovací síly. 28. Optické spojovací zařízení podle nároku 14 vyznačuj í c i se tím, že spojovací prvek je

    elasticky deformován v podélném směru vyrovnaného průchodu pro vlákno před jeho uvedením do činnosti a před upnutím konců vláken v tomto prvku.
18. 29. Optické spojovací zařízení podle nároku 24 vyznačující se tím, že spojovací prvek byl podroben plastické deformaci po jeho uvedení do činnosti za

    účelem vyvozování tlačné síly na konce vláken na jejich stykové ploše. 30 vlákny . Přístroj vyzná pro provádění spoje mezi dvěma optickými čující se tím, že obsahuje: a) základnu, b) uložení, ' umístěné na uvedené základně pro přij ímání

    spojovacího prvku,

    c) ohřívací prostředky v uvedeném uložení pro ohřívání uvedeného spojovacího prvku, umístěného v uvedeném uložení, a prostředky pro podepírání vláken s konci, umístěnými v » uvedeném spojovacím prvku.
19. 31. Přístroj podle nároku 30 vyznačující se tím, že uvedená základna nese prostředky pro uplatňování síly na alespoň jedno z uvedených vláken za účelem vyvíjeni osového stlačení mezi stykovými plochami vláken a uvedeným spojovacím prvkem.
20. 32. Přístroj pro provádění spoje mezi dvěma optickými vlákny vyznačující se tím, že obsahuje:

    a) základnu, b} uložení, umístěné na uvedené základně pro přijímání spojovacího prvku,

    c) spouštěcí páku, umístěnou k uvádění do činnosti uvedeného spojovacího prvku, umístěného v uvedeném uložení za účelem uchycení konců dvou optických vláken, která mají být spoj ována,

    d) prostředky na uvedené základně pro sevření jednoho z uvedených vláken, jehož konec je umístěn v podstatě ve středu v uvedeném spojovacím prvku, a kluzné prostředky pro sevření

    druhého uvedeného optického vlákna pro vyvíjení osového tlačné síly na uvedená spojovacím prvku. vlákna na stykové ploše v uvedeném 33. Přístroj podle nároku 31 vyznačuj íc í se tím, že uvedené uložení zahrnuje prostředky pro ohřívání uvedeného spoj ovacího prvku. 34. Přístroj podle nároku 32 vyznačuj íc í se tím, že uvedené kluzné prostředky pro sevření druhého z uvedených optických vláken

    zahrnují lineární kulové smýkadlo, opatřené tlačnou pružinou za účelem vyvozování osového tlačné síly na optické vlákno.

    • · ·
21. 35. Přístroj podle nároku vyznačující se tím, že uvedené kluzné prostředky pro sevření druhého z uvedených optických vláken zahrnují pohyblivou upínku vlákna a silové měřidlo pro přitlačování uvedené pohyblivé upínky vlákna směrem k uvedenému uložení za účelem vyvozování uvedené osové tlačné síly na optické vlákno.