RU2294550C1

RU2294550C1 - Method for laying a packet of light conductors

Info

Publication number: RU2294550C1
Application number: RU2005119728/28A
Authority: RU
Inventors: Виталий Харлампиевич Ягмуров (RU); Виталий Харлампиевич Ягмуров; Валентина Ивановна Васильева (RU); Валентина Ивановна Васильева; Павел Владимирович Безбородкин (RU); Павел Владимирович Безбородкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Волоконно-оптическая техника" (ООО "ВОТ")
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-02-27

Abstract

FIELD: technology for laying light conductor packets.

SUBSTANCE: in accordance to invention, method includes gradually laying single filaments into two similar supports, having shape of bushings with slits across thickness of torn ring type, internal diameter of which is appropriate for given thickness of packet, mounted at a distance from each other on rigid horizontal guide with possible removal of supports from it. Gradual laying of single filaments is realized under continuous visual control of quality of filaments being laid on basis of cleanness of their outer surface in reflected light, also regular evening out and compaction is performed by means of vibration of laid part of filaments using a glass stick, and after whole working space if filled, assembled packet is tightly strapped in several places along its length, removed from horizontal guide together with supports, freed from supports and fastened to vibration device in vertical position.

EFFECT: production of regular hexagonal structure of packet of single filaments of round cross-section by means of simple and relatively simple method for laying a packet of light conductors.

Description

Изобретение относится к производству волоконно-оптических изделий, а именно к технологии получения гибких регулярных жгутов волокон (ГРЖВ) с различной степенью разрешения для использования в оптических и электронно-оптических системах для передачи и трансформации изображения, в частности в эндоскопах.The invention relates to the production of fiber optic products, and in particular to a technology for producing flexible regular fiber bundles (GRG) with various degrees of resolution for use in optical and electron-optical systems for transmission and transformation of images, in particular in endoscopes.

Производство ГРЖВ является достаточно сложным технологическим процессом, в котором достижение необходимого результата связано со множеством четких, тонких операций на всех стадиях изготовления изделий. В основе структуры готовых ГРЖВ находится множество оптических волокон с исходными параметрами по толщине от 5 до 15 мкм в диаметре, а количество таких волокон для изготовления жгута обычно составляет от 3500 до 25000. Размеры готовых изделий, как правило, могут быть от 0,5 до 2,0 мм в диаметре поперечного сечения и длиной до 3,5 м.The production of GDV is a rather complicated technological process, in which the achievement of the required result is associated with many clear, delicate operations at all stages of the manufacture of products. The basis of the structure of the finished GDFG is a lot of optical fibers with initial parameters from 5 to 15 microns in diameter in diameter, and the number of such fibers for making a bundle is usually from 3500 to 25000. The sizes of finished products, as a rule, can be from 0.5 to 2.0 mm in cross-sectional diameter and up to 3.5 m long.

Следует отметить, что к качеству волоконно-оптических кабелей передачи изображения предъявляются более высокие требования, чем к качеству кабелей для передачи света, что требует организации более сложной технологии изготовления первых. Основными стадиями технологического процесса изготовления ГРЖВ являются:It should be noted that higher quality requirements are imposed on the quality of fiber-optic image transmission cables than on the quality of light transmission cables, which requires the organization of a more complex manufacturing technology for the former. The main stages of the technological process for the manufacture of GDVs are:

- получение единичных волокон, вытянутых из комплекта составляющих его стекол;- obtaining single fibers elongated from a set of glass constituents;

- сборка пакета из единичных волокон для получения жесткой заготовки волоконно-оптического жгута;- assembly of a package of single fibers to obtain a rigid preform of a fiber optic bundle;

- перетяжка жесткой заготовки пакета в заготовку жгута ГРЖВ;- hauling the rigid billet of the package into the billet harness GRGV;

- вытравливание растворимых прослоек стекла из жесткой заготовки жгута для придания ему гибкости и превращение в конечный продукт.- etching of soluble interlayers of glass from a rigid preform of a tow to give it flexibility and transformation into a final product.

Важнейшей задачей является сборка пакета из множества единичных волокон с заданными размерами, которые должны быть уложены регулярно с целью получения правильной гексагональной структуры требуемого размера по сечению пакета. Такая структура должна быть зафиксирована и проконтролирована по всей рабочей длине пакета.The most important task is the assembly of the package of many single fibers with specified sizes, which must be stacked regularly in order to obtain the correct hexagonal structure of the required size over the cross section of the package. Such a structure should be fixed and monitored along the entire working length of the package.

Проблема регулярной укладки тысяч единичных волокон малых размеров представляет собой весьма сложную задачу. Большинство производителей оптоволоконных изделий используют многостадийный метод формирования волоконной структуры, который включает стадию вытяжки единичных волокон, их укладку в пакеты, как правило, шестиугольной формы сечения, перетяжку в многожильные стержни, которые также укладывают в пакеты шестиугольной формы сечения, и последующую их перетяжку в сверхмногожильные стержни, которые имеют требуемое заданное разрешение.The problem of regular laying of thousands of single fibers of small sizes is a very difficult task. Most manufacturers of fiber-optic products use a multi-stage method of forming a fiber structure, which includes the stage of drawing single fibers, packing them in packages, usually of a hexagonal shape, hauling into multi-core rods, which are also placed in packages of a hexagonal shape, and their subsequent hauling into multi-core rods that have the desired preset resolution.

Многостадийные методы используются в основном для изготовления волоконно-оптических элементов, таких как микроканальные пластины, волоконно-оптические пластины, поворотники изображения, жгуты для передачи изображения.Multi-stage methods are mainly used for the manufacture of fiber-optic elements, such as microchannel plates, fiber-optic plates, image turn signals, bundles for image transmission.

Многостадийные методы характеризует повышенная сложность и трудоемкость, сопровождаемая естественными потерями по качеству конечного изделия, связанными с увеличением различных загрязнений, в том числе увеличением соприкосновений стекла с пылью, а также ограниченная возможность получения годных жестких заготовок более 2-х метров длиной.Multistage methods are characterized by increased complexity and complexity, accompanied by natural losses in the quality of the final product, associated with an increase in various contaminants, including an increase in the contact of glass with dust, as well as a limited possibility of obtaining suitable rigid blanks of more than 2 meters in length.

В предлагаемом изобретении используется одностадийный метод вытяжки сверхмногожильного световода из единожды уложенного пакета множества единичных волокон.In the present invention, a single-stage method is used for drawing an ultra-multi-core fiber from a once-laid stack of a plurality of single fibers.

Известны различные способы получения многожильных световодов. В патенте Японии №05-224035, G 02 B 6/06, опубл. 03.09.1993, описан способ производства волокон для передачи изображения, в котором процесс создания регулярной структуры волокон является многостадийным, когда пакеты шестиугольной формы сечения укладывают, плотно связывают и перетягивают неоднократно.Various methods are known for producing multicore optical fibers. Japanese Patent No. 05-224035, G 02 B 6/06, publ. 09/03/1993, a method for producing fibers for image transmission is described, in which the process of creating a regular fiber structure is multi-stage, when packets of a hexagonal cross-sectional shape are laid, tightly bound and pulled repeatedly.

В патенте Японии №2003-029075, G 02 B 6/24, опубл. 29.01.2003, заявлено устройство, обеспечивающее сборку волокон в пакеты шестиугольной формы сечения с использованием склеивания волокон и с применением оправы для удержания пакетов при их сборке.Japanese Patent No. 2003-029075, G 02 B 6/24, publ. 01/29/2003, the claimed device that provides the Assembly of the fibers in packages of hexagonal cross-section using fiber bonding and using a frame to hold the packages during assembly.

Такие технические решения, как сказано выше, относятся к многостадийным методам перетяжки пакетов волокон и требуют при укладке каждого пакета применения шестигранной формы, что ухудшает эксплуатационные характеристики гибких жгутов для передачи изображения, увеличивает их поперечное сечение, что приводит к увеличению габаритов приборов, в которых они используются.Such technical solutions, as mentioned above, relate to multi-stage methods of hauling fiber packages and require the use of a hexagonal shape when laying each package, which degrades the performance of flexible bundles for image transmission, increases their cross section, which leads to an increase in the dimensions of the devices in which they are used.

В заявке РФ №97115320, С 03 В 37/023, опубл. 27.06.1999, заявлен модуль с рядами оптических волокон и способ его изготовления, где предложено формирование пучка волокон с помощью плоской подложки с множеством отверстий, с помощью которых упорядочивают соответствующее множество оптических волокон, применяя также формовку для фиксации волокон в отверстиях. Такой процесс создания пучка может быть особенно трудоемок, хотя скорее всего должен обеспечить хороший результат по созданию регулярной структуры волокон.In the application of the Russian Federation No. 97115320, C 03 B 37/023, publ. 06/27/1999, a module with rows of optical fibers and a method for its manufacture are proposed, where it is proposed to form a fiber bundle using a flat substrate with a plurality of holes, with which they arrange the corresponding plurality of optical fibers, using also molding to fix the fibers in the holes. Such a beam-making process can be particularly laborious, although it is likely to provide a good result in creating a regular fiber structure.

В заявке РФ №93043961, С 03 В 37/012, опубл. 20.01.1996, описан способ регулярной укладки пакета светопроводящих волокон и устройство для его осуществления. Здесь заявлена укладка пакета круглого сечения, для чего используются четыре опоры в виде втулок-колец, установленных по одной направляющей. В опоры укладывают волокна, каждую порцию волокон выравнивают при помощи груза, проводимого по ним по всей длине, и перемещением опор вдоль направляющей, а также поворотом опор относительно направляющей. Таким перемещением опор скорее всего осуществляется встряхивание уложенных волокон для уплотнения собранного количества.In the application of the Russian Federation No. 93043961, C 03 B 37/012, publ. 01/20/1996, describes a method for regularly stacking a packet of light guide fibers and a device for its implementation. Here, laying of a round-section package is declared, for which four supports are used in the form of ring sleeves installed along one guide. Fibers are placed in the supports, each portion of the fibers is leveled with the help of a load carried along them along the entire length, and by moving the supports along the guide, as well as by turning the supports relative to the guide. Such a movement of the supports most likely shakes the stacked fibers to seal the collected amount.

Данному методу присущ недостаток, связанный с недостаточной регулярностью укладки собранных в пакет волокон по всей длине пакета, т.к. механическое воздействие грузом и поворот опор может привести к некоторым перекосам по толщине пакета и нарушению отдельных элементов укладки, что приведет к сбоям гексагональности структуры жгута.This method has a disadvantage associated with the insufficient regularity of laying the fibers collected in the bag along the entire length of the bag, because mechanical impact of the load and the rotation of the supports can lead to some distortions in the thickness of the package and the violation of individual laying elements, which will lead to malfunctions of the hexagonal structure of the tow.

Последнее техническое решение по заявке РФ 93043961 принято за прототип предлагаемого изобретения.The last technical solution according to the application of the Russian Federation 93043961 is taken as a prototype of the invention.

Задачей настоящего изобретения является совершенствование процесса укладки пакета световодов круглого сечения для получения из него жесткой заготовки жгута волокон. Технический результат заключается в качественной укладке пакета волокон с получением регулярной гексагональной структуры по форме поперечного сечения пакета по всей его длине при относительной простоте процесса и повышении его технологичности.The objective of the present invention is to improve the process of laying a package of circular optical fibers to obtain a rigid preform of a bundle of fibers from it. The technical result consists in a high-quality laying of a packet of fibers with obtaining a regular hexagonal structure in the form of a cross section of the packet along its entire length with the relative simplicity of the process and increasing its manufacturability.

Технический результат достигается в способе укладке пакета световодов, заключающемся в том, что осуществляют укладку единичных волокон в две одинаковые опоры, имеющие форму втулок с прорезями по толщине типа разорванного кольца, внутренний диаметр которых соответствует заданной толщине пакета. Опоры установлены на жесткой горизонтальной направляющей на расстоянии друг от друга и с возможностью их снятия с направляющей. Единичные волокна укладывают преимущественно в центральной зоне между опорами через прорези в опорах методом раскатывания, в отраженном свете, при постоянном контроле качества укладываемых волокон по чистоте их наружной поверхности. При укладке определенной порции волокон производят их вибрацию с помощью стеклянной палочки, а после заполнения всего рабочего пространства, соответствующего внутреннему сечению опор, собранный пакет плотно обвязывают в нескольких местах по его длине, снимают вместе с опорами с горизонтальной направляющей, затем освобождают от одной или обеих опор и укрепляют на виброустановке в вертикальном положении, где подвергают вибрации, дополнительно уплотняя и упорядочивая уложенную структуру пакета световодов.The technical result is achieved in a method of laying a package of optical fibers, which consists in laying single fibers in two identical supports having the form of bushings with slots in thickness such as a broken ring, the inner diameter of which corresponds to a given thickness of the package. The supports are mounted on a rigid horizontal rail at a distance from each other and with the possibility of their removal from the guide. Single fibers are laid mainly in the central zone between the supports through the slots in the supports by rolling in reflected light, with constant quality control of the laid fibers by the cleanliness of their outer surface. When laying a certain portion of the fibers, they are vibrated with a glass rod, and after filling the entire working space corresponding to the internal section of the supports, the assembled package is tightly tied in several places along its length, removed together with the supports with a horizontal guide, then released from one or both supports and strengthen on a vibroinstallation device in vertical position where they subject vibrations, additionally condensing and ordering the laid structure of a package of optical fibers.

В предложенном способе укладки пакетов световодов круглого сечения достигается высокое качество по регулярности укладки. Наличие двух одинаковых опор, например, в виде металлических втулок с заданными размерами их внутренних отверстий и необходимых технических параметров по ширине и толщине, а также прорезей, через которые укладывают волокна, оптимально подходит для осуществления поставленной задачи изобретения при соблюдении тщательных действий по выравниванию и уплотнению множества волокон в процессе укладки каждой порции со строгим постоянным контролем каждого укладываемого единичного волокна. При этом выравнивание и уплотнение укладываемых волокон удобно осуществлять стеклянной палочкой. Укладка волокон в отраженном свете необходима для осуществления одновременной укладки и отбраковывания дефектных волокон.In the proposed method of stacking packages of optical fibers of circular cross section, high quality is achieved by the regularity of laying. The presence of two identical supports, for example, in the form of metal bushings with the specified dimensions of their internal holes and the necessary technical parameters for the width and thickness, as well as the slots through which the fibers are laid, is optimal for carrying out the task of the invention, subject to careful alignment and sealing many fibers in the process of laying each portion with strict constant control of each stacked single fiber. At the same time, alignment and compaction of stacked fibers is conveniently carried out with a glass rod. Stacking of fibers in reflected light is necessary for the simultaneous laying and rejection of defective fibers.

Дополнительное уплотнение волокон в пакете и регулярность их укладки обеспечиваются уже на виброустановке в вертикальном положении обвязанного пакета. Эта операция устраняет последние пустоты между волокнами, обеспечивает строгую сотовую структуру укладки, которая хорошо видна при проверке с помощью приборов, например лупы, микроскопа. Такую проверку осуществляют, как правило, перед закреплением пакета на виброустановке, а также после обработки на ней.Additional compaction of the fibers in the bag and the regularity of their laying are ensured already in the vibration unit in the vertical position of the bundled bag. This operation eliminates the last voids between the fibers, provides a strict honeycomb stacking structure, which is clearly visible when checking with instruments, such as a magnifier, a microscope. Such a check is carried out, as a rule, before fixing the package on the vibration unit, as well as after processing on it.

Пример конкретного осуществления предложенного способа. Из единичного волокна толщиной 200 мкм, изготовленного из химически стойких стекол жилы и светоизолирующей оболочки и кислоторастворимого стекла наружной оболочки методом перетяжки соответствующего комплекта штабик-трубка-трубка, путем нарезки подготавливают до 20000 отрезков длиной 400 мм, которые укладывают в две одинаковые опоры-втулки, укрепленные симметрично на жесткой горизонтальной направляющей длиной до 500 мм. Размер внутреннего диаметра втулок от 10 до 30 мм в зависимости от заданного размера толщины пакета. Ширина прорези втулки-кольца, через которую производят укладку волокон, равна 5-10 мм.An example of a specific implementation of the proposed method. From a single fiber with a thickness of 200 μm made of chemically resistant glass of the core and light-insulating sheath and acid-soluble glass of the outer sheath by the method of constriction of the corresponding set of pipe-tube-tube, up to 20,000 pieces of 400 mm length are prepared by cutting, which are laid in two identical bushings, mounted symmetrically on a rigid horizontal rail up to 500 mm long. The size of the inner diameter of the bushings is from 10 to 30 mm, depending on the specified size of the thickness of the package. The width of the slot sleeve ring, through which the laying of the fibers is equal to 5-10 mm

Производят постепенную укладку небольших порций волокон преимущественно в центральной зоне между опорами методом раскатывания стеклянной палочкой. На участке укладки создают отраженный свет, обеспечивая постоянный контроль и оперативное устранение дефектных отрезков волокон. После заполнения волокнами рабочего пространства в отверстиях опор пакет плотно обвязывают в нескольких местах по всей длине и снимают с направляющей вместе с опорами, проверяют уложенную структуру со стороны торцов с помощью лупы. Затем аккуратно снимают опоры и подвешивают пакет в вертикальном положении на виброустановке, закрепляют его на стойке и подвергают вибрации, после чего производят контроль структуры уплотненного пакета с помощью лупы или микроскопа. При необходимости повторяют процедуру вибрации и опять проверяют структуру.A small portion of the fibers is gradually laid predominantly in the central zone between the supports by rolling with a glass rod. At the installation site, reflected light is created, providing constant monitoring and prompt elimination of defective fiber segments. After filling the working space with the fibers in the holes of the supports, the package is tightly tied in several places along the entire length and removed from the guide along with the supports, the stacked structure is checked from the side of the ends with a magnifier. Then, the supports are carefully removed and the bag is suspended in an upright position on the vibration unit, fixed on a rack and subjected to vibration, after which the structure of the sealed bag is checked using a magnifier or a microscope. If necessary, repeat the vibration procedure and check the structure again.

Уложенный описанным способом пакет световодов толщиной 30 мм помещают в печь и методом перетяжки изготавливают жесткую заготовку жгута длиной 3000 мм с диаметром поперечного сечения 2 мм. После герметизации торцов жесткой заготовки полировочной смолой ее помещают в кювету с раствором кислоты, где происходит удаление растворимых прослоек, а затем жгут извлекают из кюветы и надевают на него защитную силиконовую оболочку, наклеивают торцевые втулки и полируют торцы. Полученное готовое изделие поступает на контроль. Использованный метод укладки пакета световодов показал высокое качество готовых изделий по всем требуемым параметрам.A packet of optical fibers 30 mm thick laid in the described manner is placed in an oven and a rigid preform of a tow bundle with a length of 3000 mm and a cross-sectional diameter of 2 mm is made by the constriction method. After sealing the ends of the rigid preform with a polishing resin, it is placed in a cuvette with an acid solution, where soluble layers are removed, and then the tourniquet is removed from the cuvette and put on a protective silicone sheath, glued end sleeves and polished the ends. The resulting finished product is sent to control. The used method of stacking a package of optical fibers showed the high quality of finished products in all required parameters.

Claims

A method of laying a packet of optical fibers, which consists in the gradual laying of single fibers in two identical supports, having the form of bushings with slots in the thickness of a type of broken ring, the inner diameter of which corresponds to a given thickness of the packet, mounted at a distance from each other on a rigid horizontal guide with the possibility of removing supports from it, and the gradual laying of single fibers is carried out with constant visual quality control of the laid fibers by the purity of their outer surface in the reflected light, at the same time regular alignment and compaction is carried out by vibration of the laid part of the fibers with a glass rod, and after filling the entire working space corresponding to the internal section of the supports, the assembled package is tightly tied in several places along its length, removed together with the supports with horizontal guide, free from supports and strengthened on a vibration unit in a vertical position, where they are subjected to vibrations, additionally compacting and ordering the stacked structure of the hair package con.