RU2046383C1

RU2046383C1 - Device for joining multimode and single-mode optical fibers

Info

Publication number: RU2046383C1
Authority: RU
Inventors: Л.Л. Плошай; В.Г. Чертов
Original assignee: Центральный Научно-Исследовательский Институт Связи
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: fiber-optic communication lines. SUBSTANCE: device has three cylindrical rods with equal diameters the rods are made of quartz glass. The rods form guiding channel when they are connected mutually. Fiber to be joined is mounted inside the channel. Two rods are connected rigidly by glue, the third rod is compressed against these two rods by elastic rings. Length of the first two rods is larger, than length of the third one for value, being enough to fit fibers along the surface of protecting-strengthening covering. EFFECT: improved efficiency of operation; improved reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к оптоэлектронным системам передачи информации и может быть использовано для неразъемного соединения многомодовых и одномодовых волоконных световодов в системах дальней связи, городской телефонной сети, вычислительной техники и т.д. The invention relates to optoelectronic information transmission systems and can be used for indivisible connection of multimode and single-mode fiber optical fibers in long-distance communication systems, urban telephone network, computer technology, etc.

При сооружении систем передачи информации по оптическому кабелю (ОК) возникает необходимость в сращивании отдельных строительных длин (отрезков) ОК. When constructing information transmission systems via optical cable (OK), it becomes necessary to merge individual OK building lengths (segments).

Наряду со сваркой оптических волокон (ОВ) одним из основных видов сращивания является склейка, которая предусматривает размещение и согласование соединяемых ОВ в механическом устройстве и их жесткую фиксацию посредством клея. Along with the welding of optical fibers (OM), one of the main types of splicing is gluing, which provides for the placement and coordination of the connected OM in a mechanical device and their rigid fixation by means of glue.

Наиболее часто применяются механические устройства (соединители), в основе которых лежит стыковка ОВ в V-образной канавке. The most commonly used mechanical devices (connectors), which are based on the coupling of OM in the V-shaped groove.

Примером такого соединения может служить устройство фирмы Филипс [1]
Имеется ряд конструкций механических соединителей, в основе которых лежит соосное согласование оптических волокон в направляющем канале, образованном сферическими поверхностями. Это могут быть шары или цилиндрические стержни. В устройстве [2] волокна соединяются в V-образной канавке, образованной двумя стержнями. Фиксация волокон в канавке осуществляется посредством прижимной планки и пружинной скобы.An example of such a connection is a Philips device [1]
There are a number of designs of mechanical connectors, which are based on the coaxial matching of optical fibers in a guide channel formed by spherical surfaces. It can be balls or cylindrical rods. In the device [2], the fibers are connected in a V-groove formed by two rods. The fibers are fixed in the groove by means of a clamping plate and a spring clip.

Наиболее близким к предлагаемому является неразъемный соединитель [3] состоящий из трех стеклянных стержней, плотно прижатых по своим цилиндрическим образующим. Образованный стержнями канал имеет размер (диаметр), существенно больший диаметра соединяемых волокон без защитной оболочки. Для стыковки волокна в изогнутом состоянии заводятся в канал таким образом, чтобы сила упругости прижимала их к направляющей канавке. Для облегчения ввода волокон в канал нижние стержни выступают с обеих сторон остальных задающих пространство фиксации элементов. Closest to the proposed one is an integral connector [3] consisting of three glass rods tightly pressed along their cylindrical generatrices. The channel formed by the rods has a size (diameter) that is substantially larger than the diameter of the connected fibers without a protective sheath. For joining, the fibers are bent into the channel so that the elastic force presses them against the guide groove. To facilitate the introduction of fibers into the channel, the lower rods protrude on both sides of the remaining fixing space-defining elements.

Основным недостатком данной конструкции является образование угла между торцовыми поверхностями соединяемых волокон, каким бы значительным не было осевое усилие сближения волокон. Это неизбежно приводит к существенным потерям энергии в месте стыка. Кроме того, конструкция не обеспечивает закрепление волокон по их защитной оболочке, что значительно снижает механическую прочность сростка и тем самым его долговечность. The main disadvantage of this design is the formation of an angle between the end surfaces of the joined fibers, no matter how significant the axial force of convergence of the fibers. This inevitably leads to significant energy loss at the junction. In addition, the design does not provide for the fastening of the fibers along their protective shell, which significantly reduces the mechanical strength of the splice and thereby its durability.

Целью изобретения является расширение диапазона применимости устройства (для стыковки как многомодовых, так и одномодовых ОВ), удобство ввода и удержания ОВ в устройстве, уменьшение габаритных размеров и массы. The aim of the invention is to expand the range of applicability of the device (for docking both multimode and single-mode OBs), ease of input and retention of OM in the device, reducing overall dimensions and weight.

Цель достигается за счет того, что устройство состоит из трех цилиндрических стержней одинакового диаметра, изготовленных из кварцевого стекла, которые при взаимном соединении образуют направляющий канал, в который вводится сращиваемое волокно, два стержня жестко скреплены между собой клеем, а третий стержень прижимается к двум другим посредством эластичных колец, длина первых двух стержней больше длины третьего стержня на величину, достаточную для закрепления волокон по защитно-упрочняющему покрытию, а диаметр стержней устанавливается таким образом, чтобы осуществлялся гарантированный прижим сращиваемых оптических волокон в направляющем канале между стержнями. Для этого необходимо, чтобы соблюдалось следующее соотношение между радиусом оптического волокна и диаметром стержней: D 6,161r, где D диаметр стержня; r радиус оптического волокна без защитной оболочки. The goal is achieved due to the fact that the device consists of three cylindrical rods of the same diameter made of quartz glass, which, when interconnected, form a guide channel into which the spliced fiber is introduced, two rods are rigidly bonded to each other with glue, and the third rod is pressed against the other two by means of elastic rings, the length of the first two rods is longer than the length of the third rod by an amount sufficient to fix the fibers along the protective-hardening coating, and the diameter of the rods is set Xia so as to clamp carried guaranteed spliced optical fibers in the guide channel between the rods. To do this, it is necessary that the following relationship between the radius of the optical fiber and the diameter of the rods is observed: D 6,161r, where D is the diameter of the rod; r radius of the optical fiber without a protective sheath.

Данное соотношение получено исходя из условия наличия разброса в размерах ОВ, задаваемых ТУ16-705.452-86 на изготовление ОВ (125 + 3 мкм), диаметры стержней устройства должны составлять 800± ± 10 мкм. Такие размеры стержней обеспечивают жесткую фиксацию волокон в соединительном канале между стержнями во всем диапазоне допустимого разброса их диаметров ± 3 мкм. This ratio is obtained based on the condition that there is a spread in the dimensions of the OM, specified by TU16-705.452-86 for the manufacture of OM (125 + 3 μm), the diameters of the rods of the device should be 800 ± 10 μm. Such dimensions of the rods provide rigid fixation of the fibers in the connecting channel between the rods in the entire range of permissible variation of their diameters ± 3 μm.

Выполнение цилиндрических стержней из кварца выбрано потому, что оптические волокна также изготавливаются из кварца, а как известно, этот материал весьма стабилен к температурным колебаниям. The implementation of the cylindrical rods of quartz was chosen because the optical fibers are also made of quartz, and as you know, this material is very stable against temperature fluctuations.

Предварительное жесткое скрепление посредством клея двух первых цилиндрических стержней выполнено с целью предотвращения закручивания стержней по винтовой линии, которое может иметь место в процессе соединения ОВ в устройстве. Preliminary rigid fastening by means of glue of the first two cylindrical rods is made in order to prevent twisting of the rods along a helix, which can take place during the process of connecting the OB in the device.

В направляющем канале стержней происходит фиксация оголенной части волокон, а на отрезках нижних стержней, выступающих за пределы верхнего стержня (третьего) и образующих V-образную канавку, осуществляется фиксация волокон по внешней защитной упрочняющей оболочке. In the guide channel of the rods, the bare part of the fibers is fixed, and on the segments of the lower rods protruding beyond the upper rod (third) and forming a V-shaped groove, the fibers are fixed on the outer protective reinforcing shell.

Для обеспечения гарантированного введения ОВ в направляющий канал торцы верхнего стержня выполнены в виде конуса с углом 45^о.To ensure the guaranteed introduction of OM into the guide channel, the ends of the upper rod are made in the form of a cone with an angle of 45 ^about .

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство для сращивания одномодовых и многомодовых ОВ; на фиг. 2 показано предлагаемое устройство, поперечное сечение; на фиг. 3 приведена гисто-грамма оптических потерь в сростках многомодовых волокон; на фиг. 4 приведена гистограмма оптических потерь в сростках одномодовых волокон. In FIG. 1 schematically shows the proposed device for splicing single-mode and multimode OB; in FIG. 2 shows the proposed device, a cross section; in FIG. 3 shows a histogram of optical loss in intergrowths of multimode fibers; in FIG. Figure 4 shows a histogram of optical losses in intergrowths of single-mode fibers.

Неразъемное устройство для сращивания одномодовых и многомодовых волокон содержит первый и второй кварцевые цилиндрические стержни 1, 2, жестко соединенные между собой посредством клея и третьего цилиндрического стержня 3, взаимное прижимание всех стержней по их цилиндрическим образующим осуществляется посредством эластичных колец 4, оптические волокна 5 вводятся в направляющий канал 6 и жестко в нем фиксируются посредством оптического клея, V-образная канавка, образованная цилиндрическими стержнями 1 и 2, выходящими за пределы третьего стержня 3, служит для жесткой фиксации с помощью клея оптических волокон по защитно-упрочняющему покрытию. The integral device for splicing single-mode and multimode fibers contains the first and second quartz cylindrical rods 1, 2, rigidly interconnected by means of glue and the third cylindrical rod 3, the mutual pressing of all the rods along their cylindrical generators is carried out by means of elastic rings 4, optical fibers 5 are introduced into the guide channel 6 and rigidly fixed in it by means of optical glue, a V-shaped groove formed by cylindrical rods 1 and 2, extending beyond the third rod 3, is used for rigid fixation with the help of optical fiber glue on a protective-hardening coating.

Данная конструкция устройства была реализована на практике и прошла испытания в части определения оптических потерь в сростках многомодовых и одномодовых волокон. This design of the device was implemented in practice and has been tested in terms of determining the optical loss in the splices of multimode and single-mode fibers.

Установлено, что среднее значение потерь в сростках многомодовых ОВ составило 0,06 дБ при дисперсии 0,02 дБ (см. фиг. 3). It was found that the average value of the loss in intergrowths of multimode organic matter was 0.06 dB with a dispersion of 0.02 dB (see Fig. 3).

Среднее значение потерь в сростках одномодовых волокон составило 0,23 ± ± 0,04 дБ (см. фиг. 4). The average value of the loss in the splices of single-mode fibers was 0.23 ± 0.04 dB (see Fig. 4).

Проведенные исследования показали, что предлагаемая конструкция соединителя обеспечивает потери, аналогичные тем, какие получают при сварке волокон, являющейся в настоящее время основным способом соединения при монтаже оптических волокон. Studies have shown that the proposed design of the connector provides losses similar to those received when welding fibers, which is currently the main method of connection during the installation of optical fibers.

В то же время материальные затраты на сварной сросток более чем в 100 раз превышают стоимость клеевого сростка, получаемого с использованием предложенного устройства. At the same time, the material costs of the welded joint are more than 100 times higher than the cost of the adhesive joint obtained using the proposed device.

Claims

DEVICE FOR SPLITING MULTI-MODE AND ONE-MODE OPTICAL FIBERS, containing three cylindrical glass rods conjugated to each other by side surfaces, on top of which elastic rings are arranged to compress the rods to each other, two interconnected optical fibers without a protective-reinforcing shell placed in a side-formed space surfaces of the rods, while the length of the first and second rods is greater than the length of the third rod, characterized in that the first and second rods are glued pyr with one another, their length exceeds the length of the third rod to a value sufficient for securing them to the fibers of protective and reinforcing sheath, all made of quartz rods with the same diameter D, satisfying the condition
D / 2 6.161r,
where r is the radius of the optical fibers without a protective reinforcing shell.