HU213333B - Optical fibre-connector - Google Patents

Description

A bejelentés tárgya optikai szálcsatlakozó védőréteggel burkolt optikai szálak, főként egymással vagy aktív optoelektronikai egységgel való polarizációhelyes csatlakoztatására, amely szálcsatlakozónak az optikai szál csupaszított végét befogadó legalább egy hosszirányú horonnyal ellátott alapteste és az alaptesten elrendezett, deformálható, deformálatlan állapotában körprofilú csőszerű szálleszorító hüvelye van.

Az ismert optikai szálcsatlakozók általában költséges konstrukciók, amelyeken külön az optikai szálakra erősítendő mechanikus szorítóelemek vannak az optikai szálak rögzítésére, amelyeket az optikai szállal együtt csatlakoztatnak - speciális szerszám segítségével - a csatlakozó testhez.

Egy viszonylag kis költségű optikai szálcsatlakozó van ismertetve az US 4,470,180 (Blomgren) szabadalmi leírásban, amely egy egyforma ellipszis keresztmetszetű hosszúkás alaptestből és erre illeszkedő rugalmasan deformálható hüvelyből áll, amely hüvely a közelítőleg deformálatlan állapotában az optikai szál csupaszított végét beleszorítja az alaptestben kialakított, a csupasz szálvégnek megfelelő szelvényméretü horonyba. A hüvelyt oldalirányú összenyomásával deformálva a szálcsatlakozóba másik optikai szál csupasz vége is behelyezhető és így koaxiális csatlakozás jön létre a két szál között, mint az a fenti irodalmi hely (Blomgren) 6c. ábráján szemléltetve van.

Ismert és üzleti forgalomban kapható a 3M cég „Dorran” márkanevű szálcsatlakozója, amely a fent ismertetett (Blomgren) konstrukcióhoz hasonló kialakítású és ki van egészítve egy feszültségmentesítő befogószerkezettel, amely az optikai szálat a védőréteggel burkolt szakaszán fogja meg.

Jellemzően a fényvezető optikai szál közbenső réteggel és ezt borító védőréteggel van ellátva („Kevlar” szálak), amely védőréteg lecsupaszítható. Vannak optikai szálak, amelyekről csak a védőréteg távolítható el csupaszítással.

Célunk a találmánnyal az ismert szálcsatlakozók hiányosságainak kiküszöbölése olyan szálcsatlakozó kialakításával, amely kiegészítő szerelvények nélkül képes az optikai szál olyan befogására, ahol a csatlakozó szálvég mechanikus hatásoktól védve van.

A feladat találmány szerinti megoldásában a legalább egy hosszirányú horonnyal ellátott alaptestből és az alaptesten elrendezett, rugalmasan deformálható szálleszorító hüvelyből álló szálcsatlakozó hornyának az optikai szál csupasz végét befogó szakaszán kívül, annak folytatásában az optikai szál védőréteggel burkolt szálvégrészét befogó, a csupasz szálvéget befogó szakasznál nagyobb szelvényméretü szakasza is van az alaptest hossza mentén kialakítva.

Célszerűen a horonynak az optikai szál csupasz végét befogó kisebb szelvényméretű szakaszán kívül, annak mindkét irányú folytatásában az optikai szál védőréteggel burkolt szálvégrészét befogó, nagyobb szelvényméretű szakaszok vannak kialakítva.

Előnyösen az alaptest egy legalább közelítőleg ellipszis keresztmetszetű rúd, amelynek hossza mentén, az ellipszis hosszabbik tengelye irányában van horony kialakítva.

Célszerűen az alaptest egy darabból áll, vagy egy közbenső testből és legalább egy, a közbenső testen elfordulás ellen biztosított befogótestből áll, amely utóbbi megoldásban a horonynak az optikai szál csupaszított végét befogó, kisebb szelvényméretü szakasza a közbenső testben, a horonynak az optikai szál védőréteggel burkolt szálvégrészét befogó szakasza a befogótestben van kialakítva.

Előnyösen egy a közbenső test befogadására alkalmas testen két befogótest van kialakítva.

Célszerűen a közbenső test mindkét végén egy-egy befogótest van elrendezve és a közbenső testhez rögzítve.

Egy előnyös kialakításban a szálcsatlakozó egyik vége aktív optoelektronikai egység csatlakoztatására alkalmasan van kialakítva.

Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra - szálcsatlakozó első kiviteli alakjának axonometrikus ábrája, a

2. ábra - szálcsatlakozó második kiviteli alakjának hosszmetszete, a

3. ábra - szálcsatlakozó harmadik kiviteli alakjának axonometrikus ábrázolása, a

4. ábra - szálcsatlakozó negyedik kiviteli alakjának axonometrikus ábrázolása, az

5. ábra - a 4. ábra szerinti szálcsatlakozó 5-5 keresztmetszete, a

6. ábra - a 4. ábra szerinti szálcsatlakozó keresztmetszetének változata, a

7. ábra - a 4. ábra szerinti szálcsatlakozó keresztmetszetének további változata.

A találmány szerinti optikai 10 szálcsatlakozónak (1. ábra) kerámia rúdként kialakított 11 alapteste van, amelynek ellipszis, vagy ellipszist megközelítő keresztmetszete van az ellipszis nagytengelyének vonalában kialakított, a palástfelületen végighúzódó hosszirányú 13 horonnyal. A hosszirányú 13 horonynak állandó szelvényméretű, sekély, V alakú középső szakasza van a védőréteggel burkolt optikai szál lecsupaszított 14, 14A szálvégének befogadására, e horonyszakasz mindkét irányú folytatásában az optikai szál védőréteggel burkolt 16,16A szálvégrészét befogadó, nagyobb szelvényű horonyszakaszok vannak kialakítva. Az említett horonyszakaszokba az optikai szál úgy fekszik bele, hogy a burkolt és csupaszított szakaszának felső alkotói egy vonalban az ellipszis legszélső pontjai magasságában feküsznek (2. ábra).

A 11 alaptest egy rugalmasan deformálható 18 hüvellyel van körülvéve, amely deformálatlan állapotában körkeresztmetszetü cső, és amely enyhén deformált állapotában fekszik fel az ellipszis keresztmetszetű 11 alaptesten, befogva a 13 horonyba helyezett optikai szál burkolt és csupasz részét is.

Ha a 18 hüvelyt az ellipszis kistengelye irányában összenyomjuk, az optikai szálak szabadon behelyezhetek vagy kivehetők a 13 horonyból.

A 13 horony mindkét végén bővülő 19, 19A szájrész van kialakítva a szál bevezetésének megkönnyítése érdekében. A szálak behelyezése után a 18 hüvelyt elengedve az visszanyeri a csaknem körkörös alakját és

HU 213 333 Β beszorítja az optikai szál végét a 10 szálcsatlakozó 13 hornyába.

A 18 hüvely előnyösen átlátszó anyagból készül, így a 14, 14A szálvégek helyzete a hüvely falán át látható. A két egymással szemben elhelyezett 14, 14A szál véget előnyösen a 10 szálcsatlakozó közepén egymáson felütköztetjük.

A 2. ábrán feltüntetett 20 szálcsatlakozó az 1. ábra szerinti 10 szálcsatlakozó egyik felének felel meg és egy optikai 25 szálnak optoelektronikai 27 egységhez csatlakoztatására alkalmas. Az ábrán a 25 szálat 28 hüvely fogja be az alaptest V alakú hornyába.

A 3. ábrán axonometrikusan ábrázolt 30 szálcsatlakozó alaptestOe egy közbenső kerámia 31 testből és a közbenső 31 testen elfordulás ellen 37 nyúlvánnyal biztosított két műanyagból készült 32, 32A befogótestből áll, ahol a közbenső 31 test és a 32, 32A befogótestek azonos ellipszis keresztmetszetüek. Az ellipszis nagytengelyének vonalában 33 horony húzódik az alaptest teljes hosszában. A közbenső 31 testet a 32, 32A befogótestekkel 38 hüvely fogja össze. A 33 horonynak az optikai szál csupaszított 34, 34A szálvégét befogó, kisebb szelvényméretű szakasza a közbenső 31 testben, a 33 horonynak az optikai szál védőréteggel burkolt 36, 36A szálvégrészét befogó 39, 39A szájrésze a 32, 32A befogótestekben van kialakítva. A különböző horonyszakaszok egyvonalban vannak elrendezve, amit az elfordulás elleni 37 nyúlvány és a 38 hüvely biztosít.

Bár a 38 hüvely hossza általában megegyezik az alaptest hosszával, ennél rövidebbre is alakítható pl. a 32, 32A befogótestek kicserélésének megkönnyítése, a szálcsatlakozó szerelésére szolgáló célszerszámok számára fogófelület biztosítása céljából.

A 4. ábrán vázolt 40 szálcsatlakozó alaptest e két darabból áll: egy kerámiából készült közbenső 41 testből és egy mindkét végén befogótestként kialakított, a közbenső test számára fészekkel rendelkező 42 testből. A 42 test és a belehelyezett közbenső 41 test egyetlen ellipszis keresztmetszetű rudat, alaptestet képeznek, ahol az ellipszis nagytengelyének irányába eső alkotó mentén a rúd hosszirányában 43 horony van kialakítva. Az alaptestet 48 hüvely takarja, amely a fent ismertetett módon szorítja be az optikai szálak csupasz 44, 44A szálvégét és védőréteggel burkolt 46,46A szálvégrészét a 43 horonyba.

Az 5. ábrán a 4. ábrán feltüntetett szálcsatlakozó 5-5 keresztmetszete van feltüntetve, ahol a jelölések azonosak a 4. ábra jelöléseivel.

A mindkét végén befogótestként kialakított, a közbenső test számára fészekkel rendelkező 42 test fészekrésze az 5. ábrán feltüntetettől eltérően is kialakítható. Két ilyen kialakítás van feltüntetve a 6. és 7. ábrákon.

A 6. ábrán 60 szálcsatlakozó kerámiából készült közbenső 61 teste 62 test V alakú fészkébe illeszkedik. A 62 test két végén kialakított befogótestekben az optikai szálak védőréteggel burkolt szálvégrésze számára, a kerámia 61 testben a szálak csupaszított 64 szálvége számára van megfelelő szelvény méretű 63 horony kialakítva. A szálakat 68 hüvely szorítja be a horonyba.

A 7. ábrán feltüntetett 70 szálcsatlakozó kerámiából készült közbenső 71 teste 72 testen átmenő fészekbe van illesztve. A 70 szálcsatlakozó ily módon összetett alaptestének alkotója mentén a fent ismertetettek szerinti 73 horony van kialakítva, csatlakozót 78 hüvely zárja le, amely rugalmasan deformálható. Az ábrán látható a közbenső 71 test 73 hornyában fekvő, a 78 hüvely által befogott csupaszított 74 szálvég.

Az alábbiakban a méretviszonyok szemléltetésére alkalmas kiviteli példát ismertetünk.

A 3. ábra szerinti kivitelű 30 szálcsatlakozó két optikai szál összekapcsolására készült, amely optikai szálak csupaszított szálvégének átmérője 125 pm, védőréteg burkolatának átmérője 250 pm. A közbenső 31 test kerámia, a 32, 32A befogótestek polikarbonát anyagúak.

A 30 szálcsatlakozó főbb méretei az alábbiak:
az ellipszis nagyátmérője	3,3 mm
az ellipszis kisátmérője	2,9 mm
a V horony szöge	75°
a szálvég kiemelkedése a
V horonyból	35 pm
a burkolt szálvégrész kiemelkedése í	l
V horonyból	50 pm
a 38 hüvely külső átmérője	3,8 mm.

A szál védőburka rugalmas, így kissé deformálható, így nagyobb védelmet biztosít kihúzás ellen.

A fenti csatlakozást 1300 nm hullámhosszú fény átvitelénél vizsgálva a csatlakozási veszteség 0,1 dB volt. Az optikai szálak kihúzásához szükséges erő nagyobb mint 4,5 N.

A találmány szerinti szálcsatlakozóban a csatlakoztatás és az optikai szál burkolt részének befogása egyetlen művelettel, a hüvely deformációjával, ill. elengedésével történik, ami az ismert megoldásoknál gyorsabb és egyszerűbb csatlakoztatást tesz lehetővé és különösen előnyös polaritástartó csatlakoztatásra, mert lehetővé teszi a csatlakozás tesztelés közbeni és utáni korrekcióját, a csatlakoztatott szálak egymáshoz képest történő elfordítását.

A kerámiából készült alaptest vagy közbenső test azért előnyös, mert a kerámia (mechanikai és hőfüggő) tulajdonságai csaknem azonosak az üvegével, amiből a fényvezető szálak készülnek, ezen felül precíz geometriával és felületminőséggel készíthető. Alkalmas anyagok még bizonyos fémötvözetek és egy folyadékkristály-polimer, amelyet Xydar néven az Amoco Performance Products cég forgalmaz.

Ugyanazon fényvezető-átmérőjű optikai szálak is számos különböző burkolatátmérővel készülhetnek. A szálcsatlakozónak a különböző burkolatátmérőkhöz történő illesztésére előnyös az alaptestet külön kerámia közbenső testtel és műanyagból készült befogótestekkel készíteni. A befogótestekkel szemben jóval kisebbek a méretpontossági követelmények, mint a közbenső testtel szemben, így más anyagból, más technológiával készíthetők gazdaságosan. A befogótestek készülhetnek pl. szintetikus gyantából, ami egyúttal lehetővé teszi a csatlakozók színjelölését is. Előnyösen alkalmazható műgyanta a polikarbonát, amely merev, nem zsugorodó és vegyileg közömbös termoplasztikus anyag.

HU213 333 B

A találmány szerint csatlakoztathatók különböző fényvezető-átmérőjű optikai szálak is. Ennek érdekében kialakítható a közbenső test lépcsős szelvényméretű horonnyal és ehhez választhatók különféle szelvényméretü befogótestek.

Bár a találmány szerinti szálcsatlakozók többször felhasználhatók, bizonyos alkalmazásokban végleges kapcsolatot célszerű létesíteni, amit pl. megkötő műgyantával a fényvezetők találkozási pontjának hermetikus lezárásával érhetünk el, ami a csatlakozás megbontásához szükséges erőt is előnyösen növeli. Ha a megkötött gyanta reflexiós tényezője egyezik az üvegszáléval, az javítja a fényátvitel minőségét.

Néhány esetben kívánatos lehet olyan műgyantát választani a kötés lezárására, amely lerontja a reflexiós tényezőket és ezáltal leosztja az átvitt jel szintjét. Erre szükség lehet például, ha fennáll annak a veszélye, hogy az átvitt jel a detektort telítésbe viheti. Ugyanez a leosztás elérhető úgy is, hogy a szálvégek között meghatározott távolságot állítunk be. Ez felhasználható arra is, hogy egy időben fokozatosan gyengülő fényű félvezető lézer intenzitását a távolság csökkentésével időnként korrigáljuk.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Optikai szálcsatlakozó védőréteggel burkolt optikai szálak csatlakoztatására, amely szálcsatlakozónak az optikai szál csupaszított végét befogadó legalább egy hosszirányú horonnyal (13) ellátott alapteste (11) és az alaptesten (11) elrendezett, rugalmasan deformálható, deformálatlan állapotában körprofilú csőszerű szálleszorító hüvelye (18) van, azzal jellemezve, hogy a horonynak (13) az optikai szál csupasz szálvégét (14,14A) befogó szakaszán kívül, annak folytatásában, az optikai szál védőréteggel burkolt szálvégrészét (16,16A) befogó, a csupasz szálvéget befogó szakasznál nagyobb szelvényméretü szakasza is van az alaptest (11) hossza mentén kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti optikai szálcsatlakozó azzal jellemezve, hogy a horonynak (13) az optikai szál csupasz végét (14, 14A) befogó kisebb szelvényméretű szakaszán kívül, annak mindkét irányú folytatásában az optikai szál védőréteggel burkolt szálvégrészét (16,16A) befogó, nagyobb szelvényméretü szakaszok vannak kialakítva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti optikai szálcsatlakozó azzaljellemezve, hogy az alaptest (11) egy legalább közelítőleg ellipszis keresztmetszetű rúd, amelynek hossza mentén, az ellipszis hosszabbik tengelye irányában van a horony (13) kialakítva.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti optikai szálcsatlakozó azzal jellemezve, hogy az alaptest (11) egy darabból áll.
5. 5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti optikai szálcsatlakozó azzal jellemezve, hogy az alaptest egy közbenső testből (31) és legalább egy, a közbenső testen elfordulás ellen biztosított befogótestből (32, 32A) áll, ahol a horonynak (33) az optikai szál csupaszított szálvégét (34, 34A) befogó, kisebb szelvényméretű szakasza a közbenső testben, a horonynak (33) az optikai szál védőréteggel burkolt szálvégrészét (36, 36A) befogó szakasza a befogótestben (32, 32A) van kialakítva.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti optikai szálcsatlakozó, azzal jellemezve, hogy egy a közbenső test (41) befogadására alkalmas testen (42) két befogótest van kialakítva.
7. 7. Az 5. igénypont szerinti optikai szálcsatlakozó azzal jellemezve, hogy a közbenső test (31) mindkét végén egy-egy befogótest (32, 32A) van elrendezve és a közbenső testhez (31) rögzítve.
8. 8. Az 1., 3., 4. vagy 5. igénypont szerinti optikai szálcsatlakozó azzaljellemezve, hogy alaptestének egyik vége aktív optoelektronikai egység (27) csatlakoztatására alkalmasan van kialakítva.