Устройство для сращивания многомодовых и одномодовых оптических волокон

 

Использование: волоконно-оптические линии связи. Сущность изобретения: устройство содержит три цидиндрических стержня одинакового диаметра, изготовленных из кварцевого стекла, которые при взаимном соединении образуют направляющий канал, в котором установлено сращиваемое волокно. Два стержня жестко скреплены клеем, а третий стержень поджат к двум другим эластичным между собой кольцам. Длина первых двух стержней больше длины третьего стержня на величину, достаточную для закрепления волокон по защитно-упрочняющему покрытию. 4 ил.

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.

При сооружении систем передачи информации по оптическому кабелю (ОК) возникает необходимость в сращивании отдельных строительных длин (отрезков) ОК.

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.

Наиболее часто применяются механические устройства (соединители), в основе которых лежит стыковка ОВ в V-образной канавке.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Выполнение цилиндрических стержней из кварца выбрано потому, что оптические волокна также изготавливаются из кварца, а как известно, этот материал весьма стабилен к температурным колебаниям.

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.

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.

Для обеспечения гарантированного введения ОВ в направляющий канал торцы верхнего стержня выполнены в виде конуса с углом 45^о.

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.

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.

Данная конструкция устройства была реализована на практике и прошла испытания в части определения оптических потерь в сростках многомодовых и одномодовых волокон.

Установлено, что среднее значение потерь в сростках многомодовых ОВ составило 0,06 дБ при дисперсии 0,02 дБ (см. фиг. 3).

Среднее значение потерь в сростках одномодовых волокон составило 0,23 ± ± 0,04 дБ (см. фиг. 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.

В то же время материальные затраты на сварной сросток более чем в 100 раз превышают стоимость клеевого сростка, получаемого с использованием предложенного устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАЩИВАНИЯ МНОГОМОДОВЫХ И ОДНОМОДОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН, содержащее три цилиндрических стеклянных стержня, сопряженных друг с другом боковыми поверхностями, поверх которых установлены эластичные кольца для поджатия стержней друг к другу, два соединяемых оптических волокна без защитно-упрочняющей оболочки размещенных в пространстве, образованном сопряженными боковыми поверхностями стержней, при этом длина первого и второго стержней больше длины третьего стержня, отличающееся тем, что первый и второй стержни склеены друг с другом, их длина превышает длину третьего стержня на величину, достаточную для закрепления на них волокон по защитно-упрочняющей оболочке, все стержни выполнены из кварца с одинаковым диаметром D, удовлетворяющим условию D/2 6,161r, где r радиус оптических волокон без защитно-упрочняющей оболочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4